In de natuurkunde verstaat men onder symmetrie alle kenmerken van een natuurkundig systeem die de eigenschap van symmetrie vertonen. Dat wil zeggen dat onder bepaalde transformaties aspecten van deze systemen hetzelfde blijven volgens een bepaalde observatie. Een symmetrie van een natuurkundig systeem is een natuurkundig en wiskundig kenmerk van dit systeem, waargenomen of intrinsiek, dat onder een willekeurige verandering hetzelfde blijft. De symmetrie-eigenschappen van een natuurkundig systeem zijn nauw verbonden aan de behoudswetten die een dergelijk systeem karakteriseren. De stelling van Noether geeft een nauwkeurige beschrijving van deze relatie. Deze stelling houdt in dat elke continue symmetrie van een natuurkundig systeem betekent dat een bepaalde natuurkundige eigenschap van dat systeem behouden blijft. Omgekeerd heeft elke behouden grootheid een overeenkomstige symmetrie. De isometrie van de ruimte geeft aanleiding tot behoud van impuls, en de isometrie van de tijd geeft aanleiding tot behoud van energie.
De onderstaande tabel geeft een overzicht van enige fundamentele symmetrieën en de daarbij horende grootheid.
Klasse Invariantie Behouden hoeveelheid lorentzsymmetrie translatie in tijd homogeniteit behoud van energie translatie in de ruimte homogeniteit impuls rotatie in ruimte impulsmoment Discrete symmetrie P, coördinateninversie ruimtelijke pariteit C, ladingconjugatie ladingpariteit T, tijdsomdraaiing tijdspariteit CPT product van pariteiten Interne symmetrie onafhankelijk van de coördinaten van de ruimtetijd U(1) ijktransformatie elektrische lading U(1) ijktransformatie lepton generatiegetal U(1) ijktransformatie hyperlading U(1)Y ijktransformatie zwakke hyperlading U(2) (U(1) x SU(2)) elektrozwakke wisselwerking SU(2) ijktransformatie isospin SU(2)L ijktransformatie zwakke isospin P x SU(2) G-pariteit SU(3) winding getal baryongetal SU(3) ijktransformatie quarkkleur SU(3) bij benadering quarksmaak S((U2) x U(3)) U(1) x SU(2) x SU(3) standaardmodel
Literatuur . Fearful Symmetry: The search for beauty in modern physics, 2007. 1e druk Princeton University Press , 1986 2e druk door Macmillan . Reflections on the four facets of symmetry: how physics exemplifies rational thinking, 2013. voor European Physical Journal H 38, 661 . Laws and symmetry, 1989. . Symmetries and Reflections, 1967.
Bronvermelding
Categorie:Differentiaalmeetkunde Categorie:Theoretische natuurkunde