Тождество Уорда, полученное из глобальной симметрии и SDE, отличается от того, что получено из калибровочной симметрии?

В КЭД, согласно уравнению Швингера-Дайсона [ 1 ] [ 1 ] ,

( η μ ν ( 2 ) - ( 1 - 1 ξ ) μ ν ) ⟨0 | T ν ( х ) , , | 0 e = е ⟨0 | T J μ ( х ) , , | 0⟩ + контактные условия ( η μ ν ( 2 ) - ( 1 - 1 ξ ) μ ν ) 0 | T ν ( Икс ) , , , | 0 знак равно е 0 | T J μ ( Икс ) , , , | 0 + условия контакта
И срок ( η μ ν ( 2 ) - ( 1 - 1 ξ ) μ ν ) ( η μ ν ( 2 ) - ( 1 - 1 ξ ) μ ν ) это просто обратный пропагатор голых фотонов [ 5 ] [ 5 ] , так что если мы поместим фотон на оболочку, то lhs даст полную n-точечную функцию Грина с удаленным полным пропагатором фотона, а также умноженным на коэффициент Z 3 Z 3 константа перенормировки векторного поля.
Но RHS дает, согласно идентичности Уорда, связанной с глобальной симметрией лагранжиана,
μ ⟨0 | T J μ ( х ) , , | 0⟩ = контактные условия [ 2 ] μ 0 | T J μ ( Икс ) , , , | 0 знак равно условия контакта [ 2 ]
которая является суммой полных (n-1) -точечных полных функций Грина, каждая из которых умножена на определенное δ δ функция.

Таким образом, если мы усекаем все n-1 внешних полных пропагаторов, то у нас остается правильная вершина Уорда.

Проблема в том, что теперь постоянная Z 3 Z 3 появился.

Например, если мы применим это к J μ = ψ ¯ γ μ ψ J μ знак равно ψ ¯ γ μ ψ ,

μ ⟨0 | T J μ ( х ) ψ ( х 1 ) ψ ¯ ( х 2 ) | 0⟩ = - я е [ δ ( х - х 1 ) ⟨0 | ψ ( х 1 ) ψ ¯ ( х 2 ) | 0⟩ - δ ( х - х 2 ) ⟨0 | ψ ( х 1 ) ψ ¯ ( х 2 ) | 0⟩ ] [ 3 ] μ 0 | T J μ ( Икс ) ψ ( Икс 1 ) ψ ¯ ( Икс 2 ) | 0 знак равно - я е [ δ ( Икс - Икс 1 ) 0 | ψ ( Икс 1 ) ψ ¯ ( Икс 2 ) | 0 - δ ( Икс - Икс 2 ) 0 | ψ ( Икс 1 ) ψ ¯ ( Икс 2 ) | 0 ] [ 3 ]
мы получим удостоверение личности, содержащее Z 3 Z 3 ПОСКОЛЬКО хорошо известная собственная вершина Уорда (которая получена из калибровки или локальной симметрии лагранжиана), например

Q μ Γ μ п ( р , д , p + q ) = S - 1 ( р + д ) - S - 1 ( р ) [ 4 ] Q μ Γ п μ ( п , Q , п + Q ) знак равно S - 1 ( п + Q ) - S - 1 ( п ) [ 4 ]
который не содержит Z 3 Z 3 ,

Где пошло не так? Пожалуйста помоги.

[1]. Пескин и Шредер, Введение в квантовую теорию поля, стр. 308, уравнение (9.88)
[2]. Пескин и Шредер, Введение в квантовую теорию поля, стр.310, уравнение (9.97)
[3]. Пескин и Шредер, Введение в квантовую теорию поля, стр.311, уравнение (9.103)
[4]. Льюис Х. Райдер, Квантовая теория с ошибками, стр. 263-266, уравнение (7.112)
[5]. Пескин и Шредер, Введение в квантовую теорию поля, стр. 297, уравнение (9.58)

Ответы (2)

Мы можем написать преобразование Фурье ⟨0 | T ν ( х ) ψ ( х 1 ) ψ ¯ ( х 2 ) | 0⟩ 0 | T ν ( Икс ) ψ ( Икс 1 ) ψ ¯ ( Икс 2 ) | 0 так как

S ( р ) Д ν α ( д )   е Γ α ( р , д , p + q ) S ( р + д ) S ( п ) D ν α ( Q ) е Γ α ( п , Q , п + Q ) S ( п + Q )
где S ( р ) S ( п ) полный пропагатор фермиона, D ν α ( д ) D ν α ( Q ) полный пропагатор фотонов, Γ α ( р , д , p + q ) Γ α ( п , Q , п + Q ) является верной функцией вершины, и общая дельта-функция сохранения импульса была удалена. Точно так же мы можем написать преобразование Фурье ⟨0 | T J μ ( х ) ψ ( х 1 ) ψ ¯ ( х 2 ) | 0⟩ 0 | T J μ ( Икс ) ψ ( Икс 1 ) ψ ¯ ( Икс 2 ) | 0 так как
S ( р ) V μ ( р , д , p + q ) S ( р + д ) S ( п ) В μ ( п , Q , п + Q ) S ( п + Q )
где В μ ( р , д , p + q ) В μ ( п , Q , п + Q ) является вершинной функцией, к которой мы хотим относиться Γ μ ( р , д , p + q ) Γ μ ( п , Q , п + Q ) , Вершинная функция В μ ( р , д , p + q ) В μ ( п , Q , п + Q ) входит в происхождение тождества Уорда-Такахаши у Пескина и Шредера на стр. 311, но тождество Уорда-Такахаши обычно указывается в терминах Γ μ ( р , д , p + q ) Γ μ ( п , Q , п + Q ) , Ваша загадка (насколько я понимаю) заключается в том, что согласно вашему анализу уравнения Швингера-Дайсона, В μ ( р , д , p + q ) В μ ( п , Q , п + Q ) и Γ μ ( р , д , p + q ) Γ μ ( п , Q , п + Q ) должен отличаться в разы Z 3 Z 3 , но это противоречит обычному утверждению идентичности Уорда-Такахаши, где нет такого фактора Z 3 Z 3 появляется. Я буду утверждать из уравнения Швингера-Дайсона, что продольные части (в Q μ Q μ ) из В μ ( р , д , p + q ) В μ ( п , Q , п + Q ) и Γ μ ( р , д , p + q ) Γ μ ( п , Q , п + Q ) равны, но что поперечные части отличаются в два раза Z 3 Z 3 что вы нашли. Так как только продольная часть входит в тождество Уорда-Такахаши, фактор Z 3 Z 3 не вмешивается в эту идентичность. Вы можете рассмотреть страницу 246 Пескина и Шредера. Там они показывают, что только поперечная часть пропагатора фотона модифицируется собственной энергией, но при расчете диаграмм Фейнмана мы можем упростить анализ, включив также собственную энергию в продольную часть, поскольку продольная часть не вносит вклад на диаграммах Фейнмана из-за идентичности Уорда. Однако уравнение Швингера-Дайсона включает в себя обратный пропагатор, который не возникает на диаграммах Фейнмана, и нам необходимо пересмотреть, где собственная энергия входит и не входит.

Специализируя уравнение Швингера-Дайсона на случай ⟨0 | T ν ( х ) ψ ( х 1 ) ψ ¯ ( х 2 ) | 0⟩ 0 | T ν ( Икс ) ψ ( Икс 1 ) ψ ¯ ( Икс 2 ) | 0 и преобразование Фурье, мы имеем

( D ( 0 ) μ ν ( д ) ) - 1 D ν α ( д ) S ( р )   е Γ α ( р , д , p + q ) S ( р + д ) = е S ( р ) V μ ( р , д , p + q ) S ( р + д ) (1) (1) ( D ( 0 ) μ ν ( Q ) ) - 1 D ν α ( Q ) S ( п ) е Γ α ( п , Q , п + Q ) S ( п + Q ) знак равно е S ( п ) В μ ( п , Q , п + Q ) S ( п + Q )
где ( D ( 0 ) μ ν ( д ) ) - 1 ( D ( 0 ) μ ν ( Q ) ) - 1 является инверсией невзаимодействующего пропагатора фотонов. Уравнение Дайсона для фотонного пропагатора
D ν α ( д ) = D ( 0 ) ν α ( д ) + D ( 0 ) ν β ( д ) я Π β γ ( д ) D γ α ( д ) , (2) (2) D ν α ( Q ) знак равно D ν α ( 0 ) ( Q ) + D ν β ( 0 ) ( Q ) я Π β γ ( Q ) D γ α ( Q ) ,
так
( D ( 0 ) μ ν ( д ) ) - 1 D ν α ( д ) = δ μ α + я Π μ γ ( д ) D γ α ( д ) (3) (3) ( D ( 0 ) μ ν ( Q ) ) - 1 D ν α ( Q ) знак равно δ α μ + я Π μ γ ( Q ) D γ α ( Q ) ,
Тогда из уравнения (1) следует
( δ μ α + я Π μ γ ( д ) D γ α ( д ) ) Γ α ( р , д , p + q ) = V μ ( р , д , p + q ) (4) (4) ( δ α μ + я Π μ γ ( Q ) D γ α ( Q ) ) Γ α ( п , Q , п + Q ) знак равно В μ ( п , Q , п + Q ) ,
Тождество Уорда заставляет продольную часть Π μ γ ( д ) Π μ γ ( Q ) исчезать; это, Q μ Π μ γ ( д ) = 0 Q μ Π μ γ ( Q ) знак равно 0. Сжимающее уравнение (4) с Q μ Q μ поэтому мы имеем
Q α Γ α ( р , д , p + q ) = q μ В μ ( р , д , p + q ) (5) (5) Q α Γ α ( п , Q , п + Q ) знак равно Q μ В μ ( п , Q , п + Q )
так что не фактор Z 3 Z 3 появляется между продольными частями Γ α ( р , д , p + q ) Γ α ( п , Q , п + Q ) и В μ ( р , д , p + q ) В μ ( п , Q , п + Q ) и, следовательно, не фактор Z 3 Z 3 появляется в личности Уорда-Такахаши.

Поперечный компонент не входит в тождество Уорда для вершинной функции, но полезно рассмотреть поперечный компонент, чтобы проиллюстрировать, где фактор Z 3 Z 3 действительно возникает. определять Π ( д 2 ) Π ( Q 2 ) по уравнению Π μ ν ( д ) = q 2 ( г μ ν - д μ Q ν / д 2 ) Π ( q 2 ) Π μ ν ( Q ) знак равно Q 2 ( грамм μ ν - Q μ Q ν / Q 2 ) Π ( Q 2 ) , Количество ( г μ ν - д μ Q ν / д 2 ) ( грамм μ ν - Q μ Q ν / Q 2 ) может быть описан как оператор проекции, который проецирует поперечную часть вектора. Сжимающее уравнение (4) с ( г ν μ - д ν Q μ / д 2 ) ( грамм ν μ - Q ν Q μ / Q 2 ) и используя тот факт, что Π μ γ ( д ) Π μ γ ( Q ) уже поперечно, имеем

( г ν α - д ν Q α / д 2 + я д 2 Π ( д 2 ) D T ν α ( д ) ) Γ α ( р , д , p + q ) = ( г ν μ - д ν Q μ / д 2 ) V μ ( р , д , p + q ) , (7) (7) ( грамм ν α - Q ν Q α / Q 2 + я Q 2 Π ( Q 2 ) D ν α T ( Q ) ) Γ α ( п , Q , п + Q ) знак равно ( грамм ν μ - Q ν Q μ / Q 2 ) В μ ( п , Q , п + Q ) ,
где
D T ν α ( д ) = - я Q 2 ( 1 - Π ( кв 2 ) ) ( г ν α - д ν Q α / д 2 ) D ν α T ( Q ) знак равно - я Q 2 ( 1 - Π ( Q 2 ) ) ( грамм ν α - Q ν Q α / Q 2 )
поперечная часть пропагатора фотонов (см. стр. 246, Пескин и Шредер). Тогда уравнение (7) можно записать
( г ν α - д ν Q α / д 2 ) ( 1 / ( 1 - Π ( q 2 ) ) ) Γ α ( р , д , p + q ) = ( г ν μ - д ν Q μ / д 2 ) V μ ( р , д , p + q ) (8) (8) ( грамм ν α - Q ν Q α / Q 2 ) ( 1 / ( 1 - Π ( Q 2 ) ) ) Γ α ( п , Q , п + Q ) знак равно ( грамм ν μ - Q ν Q μ / Q 2 ) В μ ( п , Q , п + Q ) ,
Теперь рассмотрим Q 2 Q 2 достаточно мал, что Π ( д 2 ) Π ( 0 ) Π ( Q 2 ) Π ( 0 ) и используйте соотношение (Пескин и Шредер, стр. 246)
Z 3 = ( 1 / ( 1 - Π ( 0 ) ) ) . Z 3 знак равно ( 1 / ( 1 - Π ( 0 ) ) ) ,
У нас есть
( г ν α - д ν Q α / д 2 ) Z 3 Γ α ( р , д , p + q ) = ( г ν μ - д ν Q μ / д 2 ) V μ ( р , д , p + q ) (9) (9) ( грамм ν α - Q ν Q α / Q 2 ) Z 3 Γ α ( п , Q , п + Q ) знак равно ( грамм ν μ - Q ν Q μ / Q 2 ) В μ ( п , Q , п + Q ) ,
Итак, мы видим, что поперечные части В μ ( р , д , p + q ) В μ ( п , Q , п + Q ) и Γ μ ( р , д , p + q ) Γ μ ( п , Q , п + Q ) отличаются в разы Z 3 , Z 3 ,

Спасибо, вы на самом деле показали, что противоречия нет. В соотношении (5) Q μ Π μ γ ( д ) = 0 Q μ Π μ γ ( Q ) знак равно 0 очень важно. Поскольку (5) является связью между двумя версиями WTI (одна из глобальной симметрии, другая из локальной / калибровочной симметрии), мы можем тогда сказать, что Q μ Π μ γ ( д ) = 0 Q μ Π μ γ ( Q ) знак равно 0 результат локальной / калибровочной симметрии? Есть ли способ вывести его так же, как в книге Льюиса Х. Райдера «Квантовая теория ошибок», стр. 263-266?
@Lyg: да, Q μ Π μ γ ( д ) = 0 Q μ Π μ γ ( Q ) знак равно 0 является результатом локальной калибровочной симметрии. Он может быть получен из уравнения 7.107 в первом издании Ryder (может отличаться в вашем издании). Это уравнение связывает производную калибровочного поля с функциональными производными Γ Γ по отношению к калибровочному полю и относительно фермионных полей. Если вы функционально дифференцируете это уравнение по отношению к калибровочному полю, а затем установите фермионное поле на ноль, вы получите соотношение между калибровочным членом и производной обратного пропагатора фотонов, которое дает желаемый результат.

На классическом уровне глобальная калибровочная инвариантность приводит через теорему Нётера к сохранению электрического заряда, ср. например, этот пост Phys.SE. Тождество Уорда-Такахаши (WTI) можно грубо назвать квантовой версией этого. В частности, мы подчеркиваем, что WTI тесно связана с сохранением электрического заряда.

Замечание OP о том, что WTI может быть получен несколькими способами, интересно, хотя эта тема по сути является дубликатом этого поста Phys.SE.

  1. С одной стороны, WTI для подключенных диаграмм

    d μ ⟨0 | T J μ ( х ) ψ ( х 1 ) ψ ¯ ( х 2 ) | 0⟩ d μ 0 | T J μ ( Икс ) ψ ( Икс 1 ) ψ ¯ ( Икс 2 ) | 0
      знак равно   е ( δ 4 ( х - х 2 ) - δ 4 ( х - х 1 ) ) ⟨0 | T ψ ( х 1 ) ψ ¯ ( х 2 ) | 0⟩ (PS9.103) (PS9.103) знак равно е ( δ 4 ( Икс - Икс 2 ) - δ 4 ( Икс - Икс 1 ) ) 0 | T ψ ( Икс 1 ) ψ ¯ ( Икс 2 ) | 0
    выводится через уравнения Швингера-Дайсона для глобальной симметрии, ср. например, ссылка [PS]. Подробно, изменение переменных интегрирования в интеграле по путям является локальным калибровочным преобразованием полей материи без преобразования калибровочного поля. μ μ , Это преобразование - просто глобальная симметрия действия. [Вывод упрощается, потому что термины, фиксирующие калибровку, удобно не преобразовывать. Это делает этот метод любимым из вводных учебников по КЭД, который часто подавляет роль фиксации калибровки.] См. Также Ref. [W] для вывода из WTI
    d d Икс μ T { J μ ( х ) Ψ N ( у ) Ψ ¯ м ( з ) } d d Икс μ T { J μ ( Икс ) Ψ N ( Y ) Ψ ¯ м ( Z ) }
      знак равно   Q ( δ 4 ( х - я ) - δ 4 ( х - у ) ) T { Ψ N ( у ) Ψ ¯ м ( з ) } (W10.4.24) (W10.4.24) знак равно Q ( δ 4 ( Икс - Z ) - δ 4 ( Икс - Y ) ) T { Ψ N ( Y ) Ψ ¯ м ( Z ) }
    используя оператор формализма.

  2. С другой стороны, WTI для правильных диаграмм

    Q μ Γ μ ( р , д , p + q )   знак равно   S - 1 F ( р + д ) - S - 1 F ( р ) , (R7.111) (R7.111) Q μ Γ μ ( п , Q , п + Q ) знак равно S F ' - 1 ( п + Q ) - S F ' - 1 ( п ) ,
    ( р ' - р ) μ Γ μ ( р ' , р )   знак равно   грамм - 1 ( р ' ) - G - 1 ( р ) , (B.1.89) (B.1.89) ( п ' - п ) μ Γ μ ( п ' , п ) знак равно грамм - 1 ( п ' ) - грамм - 1 ( п ) ,
    выводится с помощью локальных калибровочных преобразований в интеграле по путям, ср. например, ссылки [R] и [B]. Эквивалентно, этот WTI может быть получен с использованием преобразований BRST и абелева уравнения Цинна-Джастина .

Теперь давайте сравним два метода.

  1. С одной стороны, корреляционные функции в уравнении. (PS9.103) можно идентифицировать с помощью неампутированных связанных корреляционных функций. Схематически неампутированный ток фермиона / вещества J μ = е : ψ ¯ γ μ ψ : J μ знак равно е : ψ ¯ γ μ ψ : может рассматриваться как ампутированная / полосатая голая фотонная нога, ср. например, ссылка [K].

  2. С другой стороны, уравнения. (R7.111) и (B.1.89) используют ампутированную собственную 1PI 3-вершину Γ μ Γ μ , Вот S ' F G S F ' грамм обозначает одетый / перенормированный фермионный пропагатор.

Связанные корреляционные функции и правильные корреляционные функции 1PI связаны посредством преобразования Лежандра . На практике это означает пошив полного пропагатора на каждой внешней ампутированной ножке соответствующей диаграммы 1PI. За исключением того, что пропагатор полного фотона должен быть ампутирован с пропагатором голого фотона в конце.

Однако оказывается, что не имеет значения, ампутируем ли мы подключенную диаграмму WTI с полным пропагатором фотонов грамм грамм или голый фотонный пропагатор грамм ( 0 ) грамм ( 0 ) , Это из-за отношения

К μ грамм - 1 ( к ) μ ν   грамм ν σ ( 0 ) ( к )   знак равно   К σ , (B8.1.104) (B8.1.104) К μ грамм - 1 ( К ) μ ν грамм ( 0 ) ν σ ( К ) знак равно К σ ,
что, в свою очередь, является следствием локальной калибровочной симметрии, см., например, [B] и ответ Jia Yiyang Phys.SE здесь .

С помощью уравнения (B8.1.104), две версии WTI [то есть (PS9.103) и (R7.111) / (B.1.89)] идентичны вплоть до тривиальных манипуляций.

Eq. (B8.1.104) показывает, в частности, что приклеивание пропагатора фотона к WTI не приводит к перенормировке Z 3 Z 3 фактор . Смотрите также бессмысленный ответ.

С философской точки зрения можно задуматься о значении того факта, что метод 1 использует глобальные преобразования, а метод 2 использует локальные калибровочные преобразования. Дело в том, что более поздний метод способен проследить WTI на более глубоком, более фундаментальном уровне диаграмм, а именно на соответствующих корреляционных функциях 1PI, в отличие от связанных корреляционных функций.

Благодарности: Мы благодарим Дэвида Свободу за обсуждение WTI.

Использованная литература:

  • [PS] М. Е. Пескин и Д. В. Шредер, Введение в QFT; Раздел 9.6. (Схематическое описание см. В разделе 7.4.)

  • [W] S. Weinberg, QFT, Vol. 1; Раздел 10.4.

  • [R] ЛХ Райдер, QFT; Раздел 7.4.

  • [B] Л.С. Браун, QFT; Раздел 8.1.3.

  • [K] В. Каплуновский, WTI, конспект лекций, 2012; с.17. Файл PDF доступен на домашней странице курса .

Спасибо, вы можете объяснить мне, что вы подразумеваете под "собственной энергией / вакуумной поляризацией"? Π μ ν Π μ ν фотонов развязывается, так что одетый пропагатор фотонов становится голым / древовидным пропагатором "?
Я не думаю, что утверждение о том, что «неампутированный ток фермиона / вещества jμ = e: ψ¯γμψ: можно рассматривать как ампутированную ногу фотона, см., Например, [K]», является точным, см. Ответ Цзя Иянга на вопрос, опубликованный по адресу physics.stackexchange.com/q/70882 , также см. замечания Вайнберга в разделе (10.4.19-20) в его QFT. Наконец, я думаю, что правильная вершина (1PI) WTI зависит от локальной / калибровочной симметрии.
Я обновил ответ.