Fenómeno en el que las ecuaciones que rigen un sistema son simétricas bajo un grupo de transformaciones, pero el estado macroscópico de mínima energía o típico elegido adopta una configuración con simetría estrictamente reducida.

Principio

Existen soluciones simétricas degeneradas; las fluctuaciones o perturbaciones infinitesimales seleccionan una de ellas, de modo que el estado observado no comparte la simetría completa de las leyes.

Demostración

Ejemplo: un material ferromagnético enfriado por debajo de una temperatura característica desarrolla una magnetización media no nula dirigida en una dirección concreta pese a la invariancia rotacional de las interacciones microscópicas.

Aplicación incorrecta

Hablar de ruptura de simetría cuando un campo externo altera explícitamente las ecuaciones; en ese caso se trata de ruptura explícita, no de selección espontánea.

Consecuencia

El fenómeno da lugar a regímenes macroscópicos distintos y, para simetrías continuas, excitaciones colectivas de baja energía asociadas a las direcciones de la simetría rota.

Inversión

Ruptura explícita de simetría: las ecuaciones contienen términos asimétricos (por ejemplo un campo impuesto), por lo que no existen soluciones degeneradas y simétricas para ser seleccionadas.

Límite

Requiere simetría en las leyes de evolución y un límite (a menudo gran número de grados de libertad o una singularidad) en el que los estados macroscópicos distintos se vuelven estables; no se aplica a sistemas finitos aislados sin degeneración.

Tensión semántica

Se distingue de la reducción de simetría por restricciones externas: la ruptura espontánea es una selección dinámica entre posibilidades simétricas, no la eliminación de la simetría de la formulación.

Síntesis

La ruptura espontánea de simetría es la selección dinámica de un estado realizado asimétrico a partir de leyes simétricas mediante la elección entre soluciones degeneradas, produciendo orden macroscópico y excitaciones características.