Связь безмассового вектора с сохраняющимся током

Чтобы описать одночастичные состояния со спином-1 в лагранжевом описании, нам нужно использовать поле А мю . Это 4-вектор с точностью до калибровочных преобразований, а значит, при преобразованиях Лоренца Λ ν мю поле А мю трансформируется как

А мю Λ мю ν А ν + мю Ом ( Икс )

где Ом ( Икс ) является функцией операторов рождения и уничтожения. Соответственно, поляризации смещаются аналогично

ϵ мю ( п , о ) Λ мю ν ϵ ν ( п , о ) + п мю ( . . . )

где детальное выражение ( . . . ) здесь неважно.

Конечным результатом этого обсуждения является то, что для того, чтобы иметь явно лоренц-инвариантные элементы S-матрицы (а также лоренц-инвариантную теорию), нам нужно написать теорию калибровочно-инвариантным способом.

Самый экономичный способ сделать это — соединить фотонное поле А мю к сохраняющемуся току

л А "=" 1 4 Ф мю ν 2 + А мю Дж мю
и инвариантность относительно калибровочного преобразования восстанавливается на оболочке (т.е. на уравнении движения)

дельта л А "=" Ом ( Икс ) мю Дж мю | в оболочке "=" 0

Самый известный пример — электронный ток. Дж мю "=" е ψ ¯ γ мю ψ , потому что всегда указывается, что ψ ¯ γ мю мю ψ "=" 0 .

Вот мое замешательство. Когда мы измеряем U ( 1 ) глобальная симметрия ψ е я е α ψ , уравнение движения модифицируется связью ψ с А мю

( γ мю мю + е А мю ) ψ "=" 0

и это, по-видимому, говорит о том, что когда фермионный и калибровочный секторы сообщаются друг с другом, утверждение о сохранении тока уже не соответствует действительности. Действительно,

мю Дж мю | в оболочке "=" мю ( ψ ¯ ) γ мю ψ + ψ ¯ γ мю мю ψ "=" А мю γ мю ψ ψ ¯ γ мю А мю

Глупый вопрос

Эта последняя величина равна нулю? Другими словами, сохраняется ли глобальный сохраняющийся ток после того, как мы измерим U ( 1 ) симметрия?

Ответы (2)

Ваше уравнение движения не имеет смысла. Попробуйте вместо этого

γ мю ( мю + я А мю ) ψ "=" 0

Затем следует

мю Дж мю "=" мю ψ ¯ γ мю ψ + ψ ¯ γ мю мю ψ "=" + я А мю ψ ¯ γ мю ψ я ψ ¯ γ мю А мю ψ "=" 0

Электрический ток Дж мю ψ ¯ γ мю ψ сохраняется, поскольку лагранжиан инвариантен относительно глобальной U(1)-симметрии ψ е я α ψ .

Лагранжиан КЭД инвариантен относительно локальной U(1)-симметрии ψ е я α ( Икс ) ψ .

Поскольку глобальная симметрия U(1) является подмножеством локальной симметрии U(1), т. е. лагранжиан КЭД инвариантен относительно глобальной симметрии U(1), текущий Дж мю должны сохраняться для лагранжиана КЭД по теореме Нётер.