Фермионное поле стандартной модели

Почему в стандартной модели фермионное поле считается антикоммутирующим, а бозонное поле — истинно классическим?

Ответы (2)

Во-первых, Стандартная модель не рассматривает бозонные поля как классические. Они квантово-механические, то есть неклассические, они просто не являются антикоммутирующими или нечетными по Грассману. Во-вторых, непротиворечивая теория просто требует связи между спином и статистикой, см., например,

http://en.wikipedia.org/wiki/Spin-statistics_theorem

Сочетание целочисленного спина со статистикой Ферми приводит к призраку, энергии или норме, которые не являются положительно определенными, и наоборот (полуцелочисленный спин со статистикой Бозе). Это доказал Паули.

Однако в самом вашем вопросе вообще не говорилось о целочисленном и полуцелом вращении. Речь шла о связи между фермионами и антикоммутирующими полями. Это почти тавтология. Фермион — это частица, волновая функция которой для многих частиц антисимметрична, т. ψ ( Икс 1 , Икс 2 ) "=" ψ ( Икс 2 , Икс 1 ) и т. д., поэтому поля, создающие эти частицы, должны быть антикоммутирующими, а ( Икс 1 ) а ( Икс 2 ) "=" а ( Икс 2 ) а ( Икс 1 ) . Многочастичное состояние в КТП записывается как

| 2 фермиона "=" д 3 Икс 1 д 3 Икс 2 ψ ( Икс 1 , Икс 2 ) а ( Икс 1 ) а ( Икс 2 ) | 0
Поскольку волновая функция ψ антисимметрична, только антисимметричная комбинация а ( Икс 1 ) а ( Икс 2 ) а ( Икс 2 ) а ( Икс 1 ) вносит вклад в состояние, и на самом деле только эта комбинация отлична от нуля. Сумма – антикоммутатор – обращается в нуль. Поэтому антисимметрия ψ является «автоматическим»: если бы была неантисимметричная часть ψ , в приведенном выше интеграле он исчезнет, ​​потому что произведение операторов рождения антисимметрично.

То же самое для бозонов и «коммутирующих», без знака минус.

Ответ на ваш вопрос «почему» заключается в том, что ваше утверждение на самом деле является тавтологией, в значительной степени определением бозонов и фермионов, вплоть до, возможно, сбивающих с толку комментариев об «одной антисимметрии», подразумевающей «другую антисимметрию» выше. Конечно, вы также можете спросить, почему для описания частиц вообще используются коммутирующие или антикоммутирующие поля. Ну, природа просто работает таким образом. Квантовые поля естественным образом сводятся к квантовой механике множественных тел с автоматической симметрией или антисимметрией – и они также могут порождать автоматически лоренц-инвариантные теории (что было бы сложно в «нерелятивистском стиле» многочастичной квантовой механики).

Если вы считаете антикоммутирующее поле слишком произвольным и вам не нравится антикоммутирующее поле, вы можете спросить, действительно ли нам нужно использовать антикоммутирующее поле для описания фермионов? Может ли теория только с бозонами иметь фермионные возбуждения, возникающие при низких энергиях? Ответ - да! Таким образом, нам не нужно использовать антикоммутирующие поля для описания фермионов, и это верно в любых измерениях.

Я думал, что это только в 2D?
Теория только с бозонами может иметь фермионные возбуждения, возникающие при низких энергиях. Это справедливо для любых измерений.
@Xiao-GangWen Мне было бы интересно узнать больше только о теории бозонов. Есть ли у вас какие-либо рекомендации по чтению или технический термин для этой теории?