Факторизация экспоненты сломанных образующих при параметризации скалярного мультиплета в неабелевом SSB

Описывая нарушение абелевой симметрии в своей книге по калибровочным теориям, отдавая предпочтение вакууму (среднее ожидание которого равно в ) из симметричного континуума Квигг параметризует комплексный скаляр как

(1) ф "=" е я ζ в в + η 2

Затем он продолжает использовать калибровочную свободу, чтобы исключить Голдстоуна (калибровочный бозон здесь не имеет значения, я сомневаюсь) с помощью преобразования, калибровочный параметр которого равен α "=" ζ в .

Моя проблема - неабелев случай. Предположим, С U ( 2 ) модель, в которой абелевы подгруппы, соответствующие первым двум образующим Т 1 и Т 2 были сломаны. Тогда аналогично (1) делается запись поля в виде

(2) ф "=" е я в ( ζ 1 Т 1 + ζ 2 Т 2 ) ( 0 0 в + η )

после чего переходим к U-калибровке с помощью калибровочного преобразования с параметром ζ "=" 1 в ( ζ 1 , ζ 2 , 0 ) .

Я не понимаю уравнение (2). Понятно, что то, что мы делаем после смещения вакуумной компоненты вокруг ее ожидаемого значения, — это записываем поле как результирующий вектор, на который действует экспонента произвольной линейной комбинации сломанных образующих, но я не знаю, почему это так . случай. Сначала уравнение (1) показалось мне просто записью поля в полярной форме, для удобства, поскольку оно абсолютно и очевидно общее. Тогда я ожидал бы, что (2) снова является просто общим способом выражения трехкомпонентного сложного произвольного вектора , но я не понимаю, почему это общий факт. То есть о третьем компоненте заботится «произвольный» η , но я не знаю, позаботятся ли о первых двух экспонента.

Конечно, мой способ мышления и интерпретации (1) может быть просто неправильным. Итак, почему экспонента в (2) содержит только сломанные образующие?

(Правка) Пример: В своей книге Фрэмптон имеет дело с С О ( Н ) модель: сначала разбить (связанное подпространство) Н 1 генераторы, он выбирает вакуум

ф 0 "=" ( 0 0 . . . в + η )

и используя явные генераторы ( л я Дж ) к л "=" я ( дельта я к дельта Дж л дельта я л дельта Дж к ) он показывает, что мы можем параметризовать

ф "=" опыт ( я в я "=" 1 Н 1 ξ я Т я ) ( 0 0 . . . в + η ) "=" ( ξ 1 . . . ξ Н 1 в + η )

где Т я л я Н . После этого он переходит на U-образную шкалу по стандартной процедуре. Дело в том, что в этом примере происходит именно то, что у меня сложилось впечатление: экспонента (воображаемый аргумент) линейной комбинации сломанных образующих, действуя на вакуум, порождает общий ( по модулю того, что ξ я выглядят как фазы) вектор в Н 1 первые записи. Насколько это общепринято и почему?

(Edit2): Давным-давно я принял приведенный ниже ответ (который очень вдумчив и очень ценен), но, перечитывая его сейчас, я понимаю, что на самом деле никогда его не понимал. Я попытаюсь определить некоторые мои конкретные заблуждения по этому поводу (конечно, вы также можете просто проигнорировать эту часть вопроса и ответить на его основную часть выше, если вы считаете, что ответ ниже неадекватен).

(i) Возьмем отрывок « Поля, преобразующиеся при G, дают представление, и они являются элементами G. Затем вы можете провести отождествление ϕ=g и применить уравнение разложения (1)». «: Как поля преобразуются при некотором представлении отождествляемой с элементами самого представления (вплоть до формального приравнивания к форме преобразований)?

(ii) Уравнение (1) кажется довольно общим и мощным результатом. Какова его достоверность (имеется в виду, существуют ли другие условия, кроме заявленных, необходимые для его работы) и как можно это доказать?

TL;DR Вопрос: Кратко сформулируем вопрос: операциональная красота формализма Хиггса заключается в том, что легко перейти к унитарной калибровке, где Голдстоуны явно разделяются с помощью калибровочного преобразования, но как и почему всегда можно параметризовать общее расширение поля вокруг излюбленного вакуума как нечто вроде

опыт { я сломанный ξ я Т я } ( . . . в + ЧАС ) ,

где Т я являются генераторами и ЧАС является «Хиггсом», так что калибровочное преобразование может отменить экспоненту, и спектр очевиден.

Ответы (1)

Рассмотрим группу Ли г спонтанно разбит на ЧАС . Тогда, используя коммутационные соотношения между сломанными и неповрежденными образующими, можно показать, что любой элемент г е г можно разложить следующим образом

г "=" г час опыт ( я ξ а Т ^ а ) опыт ( я х а Т а ) , ( 1 )

где Т ^ а и Т а соответственно сломанный и непрерывный генераторы.

Поля, трансформирующиеся под г представить представление, и они являются элементами г . Затем вы можете провести идентификацию ф "=" г и применить уравнение разложения. (1). В этом случае параметры ξ а , х а принимает пространственно-временную координатную зависимость.

Элемент час ( Икс ) теперь параметризуйте свой вакуум. Однако, совершая трансформацию по сломанным генераторам, вы оказываетесь в новом вакууме. Вы можете интерпретировать бозоны Голдстоуна как «координаты» на вакуумном многообразии.

В частности, для элемента час ( Икс ) вы можете выбрать нелинейное или линейное представление, которые связаны переопределением полей. Обычно за разложение принимают

ф ( Икс ) "=" опыт ( я ξ а ( Икс )   Т ^ а ) опыт ( я х а ( Икс ) Т а ) "=" опыт ( я ξ а ( Икс )   Т ^ а ) ( ф ( Икс ) + ф ( Икс ) )
где ф ( Икс ) и х а ( Икс ) связаны нелинейным переопределением поля.

В случае с Электрослабым С U ( 2 ) л , ты можешь выбрать ф ( Икс ) "=" ( 0 , час ( Икс ) ) Т где час ( Икс ) — физическое поле Хиггса.

Это очень специфический случай строительства CCWZ. См. ссылки для более подробной информации.

Рекомендации

Г.Панико и А.Вульцер, https://arxiv.org/abs/1506.01961

Большое спасибо, это было очень полезно! У меня все еще есть некоторые сомнения: (i) Чтобы показать уравнение (1), буду ли я использовать только формулу CBH (помимо коммуникативных соотношений)? И (ii): хотя это интуитивно, я никогда не мог полностью понять концепцию того, как мы видим пространство, где некоторое представление группы действует как само представление, что является основным аргументом вашего ответа (во втором абзаце). Можете ли вы дать мне направление?
(I) вам обязательно нужно использовать CBH. Однако вы должны показать, что решение разложения существует и оно единственно. (ii) это просто терминология. В физике элементарных частиц мы отождествляем эти два понятия, имея в виду их неэквивалентное математическое значение. Строго говоря, представление — это отображение группы в векторное пространство. Здесь поле является элементом группы, и вы даете этому элементу представление. Это яснее?
Я все еще немного смущен. Разве представление не является отображением группы в пространство линейных преобразований векторного пространства (где живет поле)? Как поле является элементом группы?
Извините, я не ясно выразился. Под векторным пространством я имел в виду GL(V), имеющую структуру векторного пространства. Итак, представление G в векторном пространстве V — это отображение R: G -> GL(V). Поле является элементом группы, которую можно записать как экспоненту образующих. Свойства преобразования поля под действием группы G зависят от представления образующих. Я знаю, что ответ неудовлетворителен. Для этого потребуется больше места, поэтому я предлагаю вам открыть еще один вопрос о представлениях и полях.