Вакуумное ожидаемое значение и минимумы потенциала

Часто в квантовой теории поля вы будете слышать, как люди используют термин «значение вакуумного ожидания», когда речь идет о минимуме потенциала. В ( ф ) в лагранжиане (я почти уверен, что каждый источник, который я видел, который объясняет механизм Хиггса, использует эту терминологию).

Однако априори казалось бы, что термин «вакуумное математическое ожидание» (поля ф ) следует обратиться к 0 | ф | 0 , куда | 0 это физический вакуум теории (что бы это ни значило; см. мой другой вопрос ).

Что является доказательством того, что они совпадают?

Ответы (2)

Имеем функционал внешнего источника Дж , что дает нам множество полевых операторов путем функционального дифференцирования:

е я Е [ Дж ] знак равно Д ф е я С [ ф ] + я Дж ф
ф с л знак равно ф Дж знак равно дельта Е дельта Дж
Где ф Дж является вевом из ф при наличии внешнего источника Дж . Это можно рассматривать как видимый «ответ» системы на источник, и обычно его обозначают как новую переменную, называемую «классическим полем». Мы хотели бы найти его, когда нет внешних источников: Дж знак равно 0 .
Для этого затем проделывают трюк с преобразованием Лежандра , получая эффективное действие :
Г [ ф с л ] знак равно Е Дж ф с л дельта Г дельта ф с л знак равно Дж
Вспоминая нашу цель найти ф с л в Дж знак равно 0 , приходим к уравнению.
дельта Г дельта ф с л знак равно 0
Добавление дополнительного предположения о том, что ф с л не зависит от пространства и времени: ф с л ( Икс ) знак равно в функционал эффективного действия Г [ ф с л ] затем сводится к эффективному потенциалу В е ф ф ( в ) и уравнение становится.
г В е ф ф г в знак равно 0
Теперь, как правильно заметил Дэвид Веркаутерен, В е ф ф ( в ) это не та же функция, что и В ( ф ) . Но обычно это хорошее первое приближение, потому что мы обычно рассматриваем системы, в которых «реальное» квантовое поле слабо флуктуирует вокруг своего вакуума: ф ( Икс ) знак равно в + η ( Икс ) с η быть маленьким.

Они точно не совпадают. В теории возмущений vev 0 | ф | 0 равно значению ф как минимум В ( ф ) в ведущем порядке . Точное значение vev равно этому минимальному значению плюс пертурбативные (а иногда и непертурбативные) поправки. Сказать, что они совпадают, — это всего лишь аппроксимация в ведущем порядке.

Итак, каково же доказательство этого приближения ведущего порядка?
@JonathanGleason Как насчет Peskin Schroeder 11.3?
Как правило, вы можете принять в качестве одного из условий перенормировки то, что поправки более высокого порядка к ve равны нулю. (Конечно, это не обязательно, но это особенно полезный выбор для многих целей.)
@MichaelBrown Действительно, у меня сложилось впечатление, что вам нужно было использовать это как условие повторной нормализации, чтобы применить LSZ (то есть гипотеза, требуемая для соблюдения формулы сокращения LSZ, заключалась в том, что 0 | ф ( Икс ) | 0 знак равно 0 ). На самом деле, я думал, что в этом вся идея нарушения симметрии: вы должны переписать свой лагранжиан в терминах перенормированного поля (с исчезающим VEV), и если голое поле имеет неисчезающий VEV, это будет «нарушить» симметрию. . .
. . . На практике вы делаете это, записывая лагранжиан в терминах ф знак равно ф 0 в , куда в есть некоторый минимум потенциала и ф 0 исходное поле. Тогда мой вопрос можно было бы сформулировать эквивалентно: «Почему это гарантирует, что 0 | ф ( Икс ) | 0 знак равно 0 ?».
@JonathanGleason Вы должны ввести перенормированные поля независимо от того, нарушены ли симметрии или вы намеревались использовать LSZ. Это просто необходимость получить континуальный предел от КТП. Вы должны поглотить расхождения в vev в контртерминах головастика, но вы можете установить конечную часть на все, что хотите. Это может быть глупо , но вы можете это сделать. На самом деле я не могу придумать вескую причину, чтобы держать конечные поправки к vev под рукой (на самом деле это может упростить расчеты решетки, что угодно, не цитируйте меня по этому поводу), но если это когда-нибудь появится, знайте, что вы можете.
(продолжение) Общая истина о перенормировке: расхождения навязаны вам теорией, но конечные части зависят от вашего выбора схемы перенормировки. Пока вы делаете это последовательно, физика в конце концов не зависит от схемы, но некоторые схемы могут быть более удобными для конкретной цели, чем другие. Например, вам, возможно, придется исправить формулу LSZ, если ваша схема не соответствует выводу, который вы где-то искали...