Масштабная инвариантность в КТП?

О масштабной инвариантности в «нестандартной модели».

В основе анализа лежит принцип масштабной инвариантности. Так что же говорится: а что, если бы существовал еще один сектор теории, настолько слабо взаимодействующий со стандартной моделью, что его еще не заметили, и что если бы он был именно масштабно-инвариантным?

Затем в нем упоминалось: «Свободная безмассовая частица — это простой пример материала, инвариантного к масштабу, поскольку масштабирование не влияет на нулевую массу. Но теоретики квантового поля давно поняли, что есть более интересные возможности — теории, в которых есть поля, которые умножаются на дробные степени масштабирующего параметра. Понятно, что такое масштабная инвариантность в квантовой теории поля. Поля могут масштабироваться с дробными размерностями » .

Теперь мой вопрос: что он имеет в виду под этим последним предложением, выделенным жирным шрифтом? Что такое масштабная инвариантность в квантовой теории поля? Теперь я могу сказать, что в КТП, когда электромагнитное поле квантуется, фотон имеет нулевую массу и, следовательно, масштабно-инвариантен. Но то, что указывается, относится к чему-то другому, «более интересному», как сказано, так что же это? И, наконец, что он имеет в виду под «поля могут масштабироваться с дробными размерами»?

Если вы удвоите размер квадрата, его площадь увеличится в четыре раза. Если удвоить размер куба, его объем увеличится в восемь раз. Это примеры величин, которые масштабируются с целочисленной размерностью 2 и 3. Удивительно, но есть и другие явления, которые масштабируются с нецелочисленной размерностью, особенно когда речь идет о самоподобных и фрактальных объектах. Это явление также можно обнаружить вблизи термодинамических фазовых переходов, которые имеют тесные математические связи с квантовой теорией поля. Может быть, теоретически склонный человек может привести простой для понимания пример QFT.
Пожалуйста, предоставьте правильную ссылку (т.е. автора, страницу и т.д.) на цитаты.

Ответы (1)

То, что подразумевается под размерностью дробного масштабирования, - это именно то, что говорится: учитывая дилатацию Икс λ Икс , поле/оператор О ( Икс ) ведет себя как

О ( λ Икс ) "=" λ час О ( Икс )
с час е р возможно дробное или даже иррациональное число.

Ярким примером квантовых теорий поля, в которых появляется размерность дробного масштабирования, являются конформные теории поля , которые всегда масштабно-инвариантны, поскольку масштабирование является лишь одним из конформных преобразований. На самом деле немного необычно, чтобы интересная теория была масштабной, а не конформно-инвариантной. Что автор имеет в виду под «масштабированием по дробным размерам», так это то, что квантовые теории не обязательно должны иметь целые числа. час . Вот "простой" пример:

Рассмотрим двумерную теорию майорановского фермиона. ψ на цилиндре Σ "=" С 1 × р . Действие

С [ ψ ] "=" Σ Ψ ¯ γ мю мю Ψ
с Ψ "=" ( ψ ψ ¯ ) Т . Существует конформное отображение на комплексную плоскость такое, что
С [ ψ ] "=" С ψ ¯ ψ + ψ ¯ ψ ¯
где мера интегрирования в обоих случаях уже выбрана инвариантной относительно конформных (и других) преобразований. Эта теория инвариантна к масштабу тогда и только тогда, когда при г λ г , г ¯ λ ¯ г ¯ 1 поля ведут себя как
ψ ( λ г , λ ¯ г ¯ ) "=" λ 1 / 2 ψ ( г , г ¯ )  и  ψ ¯ ( λ г , λ ¯ г ¯ ) "=" λ ¯ 1 / 2 ψ ( г , г ¯ )
где 1 2 явно является дробным «размером масштабирования». Однако в полном квантовом анализе оказывается, что существует третье независимое состояние (которое, согласно соответствию состояния и поля КТП, означает, что существует третье независимое поле), которое имеет скейлинговую размерность 1 16 . Существенно это связано с возможностью выбора антипериодических граничных условий для спинорных полей.


1 Это раздражающее соглашение писать λ ¯ для фактора второй дилатации, хотя он не является комплексно-сопряженным λ , как только час ¯ не является комплексным сопряжением час В следующих

Спасибо за хороший ответ @ACuriousMind. У меня есть вопрос, однако, в первом уравнении О ( λ Икс ) "=" λ час О ( Икс ) откуда можно знать что час должен представлять здесь (например, час "=" 1 / 2 в вашем примере). Как можно это знать?
Вычислительные показатели, такие как час вообще очень тяжело. В двумерной конформной КТП это можно сделать, см., например, оригинальную статью Фридана, Цю и Шенкера journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.52.1575 .
@Beyond-formulas: В общем, вычислить размерность произвольного оператора довольно сложно. В моем примере он однозначно фиксируется требованием масштабной инвариантности действия, а для так называемых минимальных моделей 2D КТП (самый простой из которых этот пример) конечный список разрешенных размерностей масштабирования полностью фиксируется путем фиксирования центральный заряд для алгебры симметрии, но «фиксация» тоже довольно нетривиальна, см. мой ответ здесь .