Probablemente el hecho más importante sobre la física que no aprenderías en un primer curso o incluso en un segundo curso (al menos, no lo hice), y que tampoco aprenderías en un libro de física popular (al menos, no aprendí ‘t), es el teorema de Noether . El teorema de Noether dice, en términos generales, que cualquier simetría continua de las leyes de la física da lugar a una ley de conservación. Por ejemplo:
- La simetría traslacional (las leyes de la física se ven iguales si camino hacia adelante, hacia atrás, hacia la izquierda, hacia la derecha …) da lugar a la conservación del impulso .
- La simetría del tiempo (las leyes de la física se ven iguales en todo momento) da lugar a la conservación de la energía .
- La simetría rotacional (las leyes de la física se ven iguales si giro) da lugar a la conservación del momento angular .
Ahora, todas las simetrías que describí anteriormente tienen la propiedad de que son simetrías del espacio-tiempo . Pero hay algunas simetrías importantes que dan lugar a importantes leyes de conservación que no surgen de esta manera. Por ejemplo, en electromagnetismo, la carga también se conserva, pero ¿cuál podría ser la simetría correspondiente?
La simetría que da lugar a la conservación de carga es un ejemplo de simetría de calibre (teoría de calibre); Hablando en términos generales, eso significa que no es una simetría de espacio-tiempo como la anterior. El grupo correspondiente (teoría de grupos), es decir, el grupo [matemáticas] \ text {U} (1) [/ matemáticas] de números complejos de unidades, es un ejemplo de un grupo de indicadores . Las teorías con simetrías de calibre se llaman teorías de calibre , y resulta que el electromagnetismo en particular se puede describir como una teoría de calibre.
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El modelo estándar de la física de partículas también es una teoría de indicadores, pero con una simetría de indicadores más complicada; su grupo de medida es [matemática] \ text {U} (1) \ times \ text {SU} (2) \ times \ text {SU} (3) [/ math], donde el primer grupo está relacionado con el electromagnetismo, el el segundo grupo está relacionado con la fuerza nuclear débil, y el tercer grupo, el que estás preguntando, está relacionado con la fuerza nuclear fuerte; Por eso es significativo.
No conozco suficiente física para tener la certeza de cuáles son las cantidades conservadas correspondientes de [math] \ text {SU} (2) [/ math] y [math] \ text {SU} (3) [/ math], pero creo que son isospin débil ( isospin débil) y carga de color (carga de color) respectivamente; Alguien que sabe mejor puede corregirme.
Ver también:
- Electrodinámica cuántica (qué sucede cuando solo considera [matemáticas] \ text {U} (1) [/ matemáticas])
- Cromodinámica cuántica (lo que sucede cuando solo considera [math] \ text {SU} (3) [/ math])