symmetri (fysikk)

Symmetriegenskapene uttrykkes ved fysiske lover, slik som bevaringslover. Disse lovene gir uttrykk for invarianser, det vil si at forhold mellom bestemte fysiske størrelser kan uttrykkes uavhengig av spesielle koordinatsystemer (se relativitetsteori). Av symmetrilovene kan man avlede bevarte størrelser (bevegelseskonstanter) og bevaringslover ved transformasjoner, det vil si ved å forandre, bytte om eller skifte tegn på størrelsene etter bestemte regler.

Man skiller mellom transformasjoner i tidrommet og transformasjoner som er uavhengige av tidrommet. Transformasjoner i tidrommet (translasjon eller forskyvning og rotasjon eller dreining) skal være i overensstemmelse med relativitetsteorien (se lorentztransformasjoner). Av slike transformasjoner følger bevaringslover for energi (translasjon i tid), bevegelsesmengde (translasjon i rom) og spinn (rotasjon i rom). I kvantemekanikken er partikler klassifisert etter den bevarte størrelsen egenspinn, der fermioner har halvtallig egenspinn og bosoner har heltallig egenspinn (se statistisk mekanikk).

Symmetrilovene er grunnlaget for bevegelsesligninger i både klassisk fysikk og kvantemekanikk. De gir også forståelse av hvordan partikler kan gå sammen i større systemer, for eksempel hvordan atomer og molekyler er strukturert i krystallgittere. Lovene anvendes også for å forklare ordningen av elektroner i atomer og molekyler, og karakteristiske spektra i forbindelse med rotasjon og vibrasjon. Disse står i nær sammenheng med forandringer i molekylstrukturen. På tilsvarende måte brukes symmetrilovene også for å forklare strukturen av atomkjerner som er bygd opp av protoner og nøytroner.

• elementærpartikkelfysikk
• relativitetsteorien
• bevaringslovene