Физики из США, Аргентины и Испании предложили новый механизм спонтанного нарушения симметрии, связанный с измерениями квантового состояния системы. В качестве примера ученые теоретически рассмотрели эволюцию замкнутой одномерной цепочки спинов.

Оказалось, что слабые измерения намагниченности цепочки заставляют ее выбрать некоторое вакуумное состояние, нарушающее исходную симметрию системы. Более того, способ измерения определяет топологию многообразия, на котором расположены доступные вакуумные состояния. Статья опубликована в Physical Review Letters, препринт работы выложен на arXiv.org.

Спонтанное нарушение симметрии занимает в современной теоретической физике центральную роль. С одной стороны, в статистической физике этот механизм описывает фазовые переходы — например, кристаллизацию жидкости или превращение металла в сверхпроводник. С другой стороны, с помощью этого механизма квантовая теория поля объясняет существование некоторых частиц (пионов, каонов и векторных бозонов), добивается перенормируемости теории электрослабых взаимодействий и приписывает массу фермионам.

В последнем случае этот механизм принято называть механизмом Хиггса. Кроме того, некоторые физики считают, что спонтанное нарушение симметрии играло ключевую роль в эволюции молодой Вселенной.

Чтобы разобраться, что такое спонтанное нарушение симметрии, рассмотрим упрощенную модель ферромагнетика (модель Изинга).