Gaugeteori?

Har du hört talas om gaugeteori? Den är en del av kvantfältteori och poppar ofta upp i samtida fysik. Men det verkar inte helt lätt att sätta sej in i vad det egentligen är för något.

Själva namnet  - gauge - visar att detta ursprungligen bara sågs som ett teoretiskt mätproblem. Inte som dolda egenskaper hos verkligheten. "Gauge" kan betyda kaliber och storlek. Men när man kalibrerar mikroskopet för att ställa in fokus så upptäcker man plötsligt saker som man aldrig har sett förut.

 

Att välja gauge kan liknas vid att bestämma ett mätevärde för det bakomliggande osyliga. Olika formuleringar kan anta olika saker om den lokala miljön trots samma resultat.

 

Först sågs gauge som att välja den bästa formen på beskrivningen/teorin, men från Yang-Mills 1954 uppkommer idén med ett konkret existerande gaugefält, som skapar virtuella partiklar. Ett kvantifierat gaugefält är samma sak som gaugebosoner.

 

Materiepartiklar, baryoner och sånt, påverkar varandra genom kraftpartiklar, bosoner. En boson som en foton t.ex är universellt massalös men kan i ett lokalt gaugefält ändå uppvisa massa.

 

Istället för universella symmetrier så får vi lokala symmetrier som innebär ett symmetribrott med de universella symmetrierna. Två partiklar möts, vänder lagboken ryggen och gör en lokal överrenskommelse. De gör ett hemligt utbyte som bägge är nöjda med.

 

Redan Maxwells elektromagnetism 1864 uppvisade egentligen gaugesymmetrier men detta uppmärksammades och förstods inte förrän senare. Gaugesymmetrier är likheterna mellan alternativa gaugeteorier och översättningen dem emellan kallas "gaugetransformation". Alla möjliga gauger till en teori kallas en gaugegrupp eller symmetrigrupp. Det som kan beskrivas på olika sätt kallas "gaugepotential".

 

Det tog lång tid innan gaugeteorin förstods och accepterades. När man fördjupar sej i en massa krånglig matematik så får man det oväntade resultatet att något uppstår ur intet. Virtuella partiklar kan inte observeras direkt empiriskt. Klentrogna fysiker upptäckte dem rent matematiskt. De virtuella partiklarna måste åenasidan kunna få massa öht och åandrasidan inte bli oändligt tunga. Det senare löstes först 1971 och först nu började gaugeteorier få mer uppmärksamhet.

 

Under 70-talet upptäkte man ett släktskap mellan gaugeteori och differentiell geometri, som redan användes i relativitetsteori. En gaugepotential är nu en "connection" på en "fibre bundle".

 

En del är rent lyriska över den djupa, meningsfulla matematiken och ser gaugeteori som framtiden. Lokala symmetrier ses som mer grundläggande än globala symmetrier. Men gaugeteori ses också som nånting fortfarande gåtfullt och inte helt förstått. Det sista kan jag relatera till.

 

andra bloggar om
fysik, matematik, vetenskap,

Kommentarer

Kommentera inlägget här:

Namn:
Kom ihåg mig?

E-postadress:

URL:

Kommentar:

Trackback