Wess–Zumino 모델

Wess–Zumino model

이론 물리학에서 웨스-주미노 모델은 선형적으로 실현된 초대칭과 상호 작용하는 4차원 양자장 이론의 첫 번째 알려진 예가 되었습니다. 1974년 줄리어스 웨스(Julius Wess)와 브루노 주미노(Bruno Zumino)는 현대 용어를 사용하여 입방 초퍼텐셜재규격화 가능한 이론으로 이어지는 단일 카이랄 초장(복소 스칼라스피너 페르미온으로 구성됨)의 역학을 연구했습니다.[1]

이 기사의 치료는 대체로 초대칭에 대한 피게로아-오파릴의 강의와 [2]어느 정도 통의 강의를 따릅니다.[3]

이 모델은 초대칭 양자장 이론에서 중요한 모델입니다. 그것은 거의 틀림없이 4차원에서 가장 간단한 초대칭 필드 이론이며, 눈에 띄지 않습니다.

웨스-주미노 액션

예비처리

시공간 및 물질 내용

예비 처리에서 이론은 평평한 시공간(민코프스키 공간)에서 정의됩니다. 이 기사의 경우 메트릭에는 대부분 + 서명이 있습니다. 물질 내용은 실제 스칼라 필드 실제 유사 스칼라 필드 및 실제(마조라나) 스피너 필드ψpsi}입니다.

이는 논문 후반에 등장하는 초공간이나 초장에 대한 이론을 개발하지 않고 시공간의 함수인 친숙한 스칼라와 스피너 필드의 관점에서 이론을 작성한다는 의미에서 예비 처리입니다.

자유 질량 없는 이론

질량이 없고 자유로운 Wess-Zumino 모형의 라그랑지안은

어디에

그에 상응하는 조치는

= d 4 x L kin {\{\text{in}}=\int d^{4}x{\mathcal {L}_{\text{kin}}.

거대이론

형태의 질량항을 추가할 때 초대칭이 보존됩니다.

상호작용론

결합 상수λ {\displaystyle\lambda}과(와) 교호작용 항을 추가할 때 초대칭이 보존됩니다.

그리고 나서 이 라그랑지안들을 합함으로써 완전한 Wess-Zumino 작용이 주어집니다.

Wess–Zumino 작용(예비 처리)

대체식

필드를 구성하는 다른 방법이 있습니다. 실제 S P P는 단일 복잡한 스칼라 필드 ϕ:=( iP ), {\displaystyle \phi :={\frac {1}{2}}(S+iP)로 결합된 반면, Majorana 스피너는 두 개의 Weyl 인 ψ =(χ α,χ¯˙) displaystpsi =(\chi^{\alpha}} {\bar {\chi}}_{\dot {\alpha}}}. 초전위 정의

Wess-Zumino 조치도 작성할 수 있습니다(몇 가지 상수 요인을 다시 발표한 후 가능).

Wess–Zumino 작용(예비 처리, 대체식)

ϕ {\Wphi )}를 대입하면, 이것이 동일한 질량의 거대한 복잡한 ϕdisplaystyle \phi}와 spinorψ {\displaystyle \psi}를 가진 이론임을 알 수 있습니다. 상호 작용은 3차 및 4차ϕ {\displaystyle\phi } 상호 작용이며, ϕdisplaystyle \phi 와 ψ {\displaystyle \} 사이의 유카와 상호 작용입니다. 이는 모두 비초대칭 양자장 이론의 과정에서 익숙한 상호 작용입니다.

초공간 및 초공간 사용

초공간 및 초장 컨텐츠

초공간은 좌표θ θ ¯ α ˙)를 갖는 4차원 공간인 '스핀 공간'을 갖는 민코프스키 공간의 직접 합으로 구성되며 여기서 α, α ˙ displaystyle \alpha {\alpha}}는 1, 2의 값을 취하는입니다. 더 공식적으로 초공간은 초포앵카레 그룹에서 로렌츠 그룹의 오른쪽 코셋 공간으로 구성됩니다.

'스핀 좌표'가 4개뿐이라는 것은 이것이 = displaystyle {\mathcal {N}}=1} 초대칭으로 알려진 이론이며, 이는 단일 초전하를 갖는 대수학에 해당한다는 것을 의미합니다. = +4 {\ 8=4+4}차원 초공간은 때때로 R 1, 34 {\displaystyle \mathbb {R} ^{1,34}라고 쓰이며, 슈퍼 민코프스키 공간이라고 부릅니다. '스핀 좌표'는 각운동량과의 어떤 관계 때문이 아니라 스핀 통계 정리로 인해 양자장 이론에서 스피너의 전형적인 성질인 반통전수로 취급되기 때문에 그렇게 불립니다.

φ displaystyle \Phi}는 초공간,φ =φ(x,θθ ¯)\Phi =\Phi(x,\theta,{\bar {\theta}}}에 대한 함수입니다.

초공변량 도함수의 정의

카이랄 초장은 ¯ α ˙ φ = 0. {\displaystyle {\bar {D}_{\dot {\alpha}}\Phi = 0.} 필드 내용은 단순히 단일 카이랄 초장입니다.

그러나 카이랄 초장은 확장을 인정한다는 의미에서 장을 포함합니다.

with Then can be identified as a complex scalar, is a Weyl spinor and is an auxiliary complex scalar.

이 필드는 ϕ = +) displaystyle \phi =frac {1}{2}}(S+iP)} 및 ψ a =(χ α, χ ¯ α ˙)로 추가 레이블을 지정합니다. {\displaystyle \psi ^{a}=(\chi^{\alpha}, {\bar {\chi }}_{\dot {\alpha }}입니다.이를 통해 운동 방정식을 사용하여 비다이나믹 F를 제거한 후 예비 형태를 복구할 수 있습니다.

자유로운 질량 없는 행동

카이랄 슈퍼필드φdisplaystyle\Phi}의 용어로 작성하면 (자유 질량 없는 Wess–Zumino 모델의 경우) 동작이 간단한 형태로 이루어집니다.

서 ∫ d 2 θ, ∫d θ ¯ {\d^{theta,\int d^{2}{\bar {\theta}}는 스핀 또는 초공간 차원에 대한 적분입니다.

초퍼텐셜

질량과 교호작용은 초전위를 통해 추가됩니다. Wess–Zumino 초퍼텐셜은

φ) W(\Phi )}는 복잡하므로 작업이 실제인지 확인하려면 해당 결합체도 추가해야 합니다. 전체 Wess-Zumino 작업이 작성되었습니다.

웨스-주미노 작용

행동의 초대칭

예비처리

작용은 다음에 의해 무한소 형태로 주어진 초대칭 변환 하에서 불변합니다.

여기서ϵ \epsilon}은 Majorana 스피너 값 변환 이고γ 5 gamma _{5}}는 chirality 연산자입니다.

변환 하에서 대체 형태는 불변입니다.

ϵ χ =iϵ ¯∂ μ ϕ2 ϵ∂ ϕ † {\displaystdelta _{\epsilon }chi ={\sqrt {igma ^{\mu}{\bar {\epsilrtial _{\mu }\phi -{\sqrt {2}\epsilon {\frrtial W^{\daggertial \phgger }}}.

초공간 변환에 대한 이론을 개발하지 않고 이러한 대칭은 임시방편적으로 나타납니다.

슈퍼필드 처리

을 S = ∫ d d 4 θ K (x θ, θ ¯) displaystyle S =\int d^{4}xd^{4}\theta K(x,\theta,{\bar {\theta}}}라고 쓸 수 있다면, K {\displaystyle K^{\dagger} = K}는 실제 초장입니다.

K =φ¯ φ {\displaystyle K = {\bar {\Phi}}\Phi}의 실체는 초대칭 하에서 불변임을 의미합니다.

초고전대칭

등각대칭

질량 없는 Wess-Zumino 모델은 초적합 대수에 의해 대수 수준에서 설명되는 더 큰 대칭 집합을 허용합니다. 여기에는 푸앵카레 대칭 생성기와 초대칭 변환 생성기뿐만 아니라 등각 대수와 등각 초대칭 생성기 가 포함됩니다

등각 대칭은 확장의 경우 등각 생성기 D 특수 등각 변환의 경우 아래에서 불변성을 깨는 추적 및 등각 이상에 의해 양자 수준에서 깨집니다.

R대칭

( N {\mathcal {N}} 1 초대칭의 R-대칭은 초퍼텐셜 W() {\displaystyle W(\Phi)}가 단항일 때 유지됩니다. ϕ) = ϕ 2 displaystyle W(\ ) = {\ {1}{2}m\phi^{2}} 중 하나를 의미하므로 슈퍼필드 φ {\displaystyle \Phi }이(가) 무겁지만 자유롭거나(비 interact), W(φ λ ϕ) = 13 lambda 3 {\displaystyle W(\Phi ) = {\frac {1}{3}\possibly \phi ^{3}}를 의미하므로 이론은 질량이 없지만(possibly) 상호 작용합니다.

이것은 비정상적으로 양자 수준에서 깨집니다.

다중 카이랄 슈퍼필드에 대한 조치

이 동작은 = {\displaystyle i = 1,\cdots,N}인 여러 카이랄 슈퍼필드 φ i \Phi ^{}로 바로 일반화됩니다. 가장 일반적인 재규격화 가능한 이론은

잠재력이 있는 곳에

여기서는 암묵적 합산이 사용됩니다.

φ {\displaystyle ^{i}}가 N C) }}(N C})}에서 되는 좌표를 변경하면 일반성 손실 없이 Kij ¯ =δ¯ {\displaystyle {i{\bar {j}}=\delta _{i{\bar {j}}}를할 수 . 이 선택으로 표현식 =δ i ¯ i φ† j ¯ {\displaystyle K =\delta _{i{\bar {j}}\는 표준 켈러 퍼텐셜로 알려져 있습니다. 질량 행렬 를 대각화하기 위해 단일 변환을 수행할 수 있는 잔여 자유가 있습니다

= displaystyle N = 1}일 때, 배수가 크면 바일 페르미온은 마요라나 질량을 갖습니다. 그러나 = {\displaystyle N = 2,} 이 W(φ, φ ~ ) = M φ ~ φ. {\displaystyle W(\Phi,{\tilde {\Phi}}) = m{\tilde {\Phi}}\Phi.} 이 이론은 U(1) {\displaystyle {\text{ 대칭, 여기서, ~\Phitilde {\Phi}}는 반대 전하로 회전합니다.

슈퍼QCD

일반 N의 경우 φ a φ ~ ) = M φ ~φW(\Phi_{a}, {\tilde {\Phi}}_{a = m{\tilde {\Phi}}_{a}\ 가 있습니다. a ~ _{a {\Phi }}_{a}가 반대 전하로 할 때 대칭입니다. SU ({\ U\ in {\text}

- (U- 1) b φ ~ b {\displaystyle {\tilde {\Phi }}_{a}\mapsto (U^{-1})_{a}^{\tilde {\Phi }_{b}.

이 대칭성을 측정하고 초대칭 양-밀스와 결합하여 슈퍼 QCD로 알려진 양자 색역학에 대한 초대칭 유사체를 형성할 수 있습니다.

초대칭 시그마 모형

재규격화 가능성을 주장하지 않는 경우 두 가지 일반화가 가능합니다. 그 중 첫 번째는 보다 일반적인 잠재력을 고려하는 것입니다. 두 번째는 K K를 운동항에서 고려하는 것입니다.

실제 기능이 되려면 K= (φ, φ ¯) {\displaystyle \Phi^{i}}의 {\displaystyle K = K(\Phi, {\bar {\Phi}}} 및 φ ¯ j ¯ {\displaystyle {\bar {\Phi}}^{\bar {j}}}.

변환 φφ † +λ¯φ) + λ¯φ ¯) K(\Phi,\Phi ^{\dagger })+\Lambda(\Phi )+{\bar {\Lambda }}({\bar {\Phi }}: 이를 케흘러 변환이라고 합니다.

이 이론을 고려하면 켈러 기하학과 초대칭 필드 이론의 교차점이 됩니다.

K {\displaystyle K}의도함수와 φφ¯ {\displaystyle \Phi,{\bar {\Phi}}의구성 슈퍼필드인 φ ¯ {\displaystyle \Phi,{\bar {\Phi}}의 켈러 전위 Kphi,{\bar {\Phi}})}를 확장한 다음 보조필드 F를 제거하여, {\displaystyle F,{\ 운동 방정식을 사용하면 다음 식을 얻을 수 있습니다.

어디에

  • {\bar {j}}}는 Kähler 메트릭입니다. 켈러 변환 하에서는 불변입니다. 운동항이 양의 확정이면 ¯ {\bar {j}}}는 가역적이므로 역 ¯ {\g^{i{\bar {j}}}을 정의할 수 있습니다.
  • The Christoffel symbols (adapted for a Kähler metric) are and
  • 도함수μ ψdisplaystyle \ni}} j {\displaystyle \nbar {j}}가 정의되었습니다.

그리고.

  • The Riemann curvature tensor (adapted for a Kähler metric) is defined bar {ik}\ _{k _{l{i {j}}-g^{m{\bar {n}}(\ _{k}g_{i{\bar {n}})\ _{\bar {l}}g_{m{\bar {n}})}.

초전위 추가

초퍼텐셜 W(\Phi )}를 추가하여 보다 일반적인 작업을 구성할 수 있습니다.

서 W W헤시언들 정의됩니다.

참고 항목

참고문헌

  1. ^ Wess, J.; Zumino, B. (1974). "Supergauge transformations in four dimensions". Nuclear Physics B. 70 (1): 39–50. Bibcode:1974NuPhB..70...39W. doi:10.1016/0550-3213(74)90355-1.
  2. ^ Figueroa-O'Farrill, J. M. (2001). "Busstepp Lectures on Supersymmetry". arXiv:hep-th/0109172.
  3. ^ Tong, David. "Lectures on Supersymmetry". Lectures on Theoretical Physics. Retrieved July 19, 2022.