Как без явных вычислений проверить, калибровочно-инвариантен какой-то член лагранжиана, включающий калибровочные бозоны?

Обычно (для фермионов и скаляров) мы можем просто использовать разложение тензорных произведений представлений калибровочных групп, чтобы найти инвариантные члены, которые мы можем записать в лагранжиан.

Например, для фермионов, живущих в некотором представлении р заданной калибровочной группы г , мы можем вычислить

р р "=" р 1 р 2 ,

где р 1 , р 2 обозначают некоторые другие представления калибровочной группы.

Сумма в правой части обычно не содержит 1 размерное представление, потому что это означало бы, что термины голой массы для фермионов разрешены. (Другими словами, мы можем получить s-й калибровочный инвариант, используя только фермионы). Такой термин, как р ¯ р всегда содержит 1 размерное представление, но запрещено лоренц-инвариантностью.

Тем не менее мы можем использовать сумму в правой части, чтобы определить, какие представления Хиггса можно использовать для создания массовых членов для фермионов после нарушения симметрии. Например, если некоторые поля Хиггса находятся в р ¯ 1 , мы можем написать

р р р ¯ 1 "=" ( р 1 р 2 ) р ¯ 1 "=" р 1 р ¯ 1 "=" 1

Кроме того, мы можем использовать подобное разложение для записи потенциала Хиггса. Например, если в дополнение к р ¯ 1 Поля Хиггса в представлении р 1 существует, мы можем видеть из

р 1 р 1 "=" 1

что такой член допускается калибровочной инвариантностью.

Говорят, что бозоны живут в присоединенном представлении А , но в соответствии с этим ответом вообще не преобразовываться в соответствии с каким-либо представлением калибровочной группы.

Но как тогда определить, какие члены, включающие калибровочные бозоны, допустимы в лагранжиане?

Как убедиться, что, например, калибровочный кинетический член для полей Хиггса, живущих в некотором представлении ЧАС

( А ЧАС ) ( А ЧАС )

на самом деле калибровочно-инвариантна, если недостаточно проверить, как описано выше, что мы можем получить 1 размерное представление из тензорного произведения, потому что калибровочные группы на самом деле не преобразуются в соответствии с присоединенным представлением?

(Конечно, все можно сделать грубым перебором, используя обычные законы преобразования, но для какой-то большой калибровочной группы это практически невыполнимая задача)

Ответы (1)

Мы должны различать калибровочную группу г , стереотипно группа Ли С U ( Н ) , а группа калибровочных преобразований г , которые все г -значные гладкие функции пространства-времени.

Нет проблем, если вы записываете только величины, которые преобразуются в правильные представления группы калибровочных преобразований. г . Единственное правило, которое вы должны для этого соблюдать, — не записывать «голые» калибровочные поля — использовать их только внутри ковариантных производных или в тензоре напряженности поля. Почему?

  1. Если ф преобразуется в линейное представление группы калибровочных преобразований, как и его ковариантная производная д А ф .

  2. Тензор напряженности поля преобразуется в сопряженной группе калибровочных преобразований, даже если калибровочные поля не .

Получающий ф преобразовать в правильное представление несложно — каждое поле (кроме калибровочного!), которое преобразуется в представление г как ф р ( г ) ф можно преобразовать в соответствующее представление г как ф р ( г ( Икс ) ф без дальнейших вопросов.

Поэтому, если вы воздерживаетесь от использования «голого» калибровочного поля, не возникает никаких проблем с выяснением того, какие члены являются инвариантными, а какие — не только из их теоретико-групповых свойств. По сути, это причина того, что сам калибровочный потенциал ненаблюдаем — он не только не является калибровочно- инвариантным , он даже не является ковариантным в хорошем смысле!

(Это не должно вызывать особого удивления — калибровочное поле введено для того, чтобы отменить некрасивые члены (производные) других полей, возникающие при преобразовании под действием г , и это безобразие просто не исчезло, а спряталось в поле датчика)