Файл: Вайнберг С. Квантовая теория полей. Том 2 (2001).pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.06.2024

Просмотров: 1521

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

15.9. Формализм Баталина–Вилковыского

61

Поля являются внешними, и им следует придать подходящие зна- чения, прежде чем использовать S[χ,χ] для вычисления S-матри-

цы. Для этой цели введем произвольный фермионный функционал Ψ[χ] с духовым числом –1 и положим *

δΨ[χ]

 

 

χ =

 

.

(15.9.5)

δχn

n

 

Тогда формула (15.9.1) примет вид

Sϕ, δΨδχ = I[ϕ] + (sχn ) δΨ[χ]δχn = I[ϕ] + sΨ[χ] . (15.9.6)

Сравнение с (15.8.14) показывает, что это то же самое, что и действие INEW[χ] с фиксированной калибровкой. Отсюда, используя те

же аргументы, что и в предыдущем разделе, мы видим, что физи- ческие матричные элементы не изменяются в результате малых изменений Ψ. Действие (15.8.7), построенное методом Фаддеева

Поповаде Витта, соответствует выбору Ψ = –ω*AfA, для которого ϕr = ω*AδfA/δϕr, ωC = 0 è ω*A = –fA.

До сих пор не возникло ничего нового. Первый новый момент заключается в том, что мастер-уравнение (15.9.2)можно использовать в более общих теориях, считая, что S[χ,χ ] — нелинейный функционал антиполей χn. (Как обсуждалось в предыдущем разде-

ле, для приводимых теорий следует также включить в число полей χn госты длягостов, а также их антиполя.) Как и выше, выберем статистику χ n противоположной статистике χn, а гостовское число этих полей равным –gh(χn) – 1, и потребуем, чтобы S[χ,χ] был бозонным оператором с духовым числом нуль. Так как поля ω*A è hA

имеют линейные БРСТ преобразования, они не подвержены тем усложнениям, которые возникают у других полей χn (ñì. â ýòîé

связи раздел 16.4). Поэтому как эти поля, так и их антиполя входят в действие S[χ,χ] так же, как и в (15.9.1). Иными словами,

S = S

[ϕ, ω, ϕ, ω] hAω*,

(15.9.7)

min

A

 

* Здесь нет нужды различать левое и правое дифференцирование, так как и χn, è δΨ/δχn должны быть бозонными величинами.


62 Глава 15. Неабелевы калибровочные теории

ãäå ϕr, ωA è ω*‡A — антиполя к ϕr, ωA è ω*A с духовыми числами – 1, –2 и 0, соответственно, а Smin[ϕ, ω, ϕ, ω] – некоторый бозон-

ный функционал с духовым числом нуль. Последнее слагаемое в (15.9.7) не влияет на мастер-уравнение, так что само Smin удовлетворяет этому уравнению *.

Так как действие Smin имеет гостовское число нуль, его разложение по степеням антиполей должно иметь вид:

S

= I[ϕ] + ω A fr

[ϕ]ϕ+

1

ω Aω B fCAB[ϕ]ω

 

 

 

min

 

A

r

2

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 1

ω Aω B frsAB[ϕ]ϕrϕs + ω Aω BωC frDABC [ϕ]ϕrωD

 

 

2

 

 

 

 

 

 

(15.9.8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 1

ω Aω BωCω DfEFABCD[ϕ]ω

ω

+ L.

 

 

2

 

 

 

E

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первое слагаемое в правой части мастер-уравнения (15.9.2) — нулевого порядка по антиполям (следовательно, первого порядка по ωA),

è îíî äàåò

0 = f r

[ϕ]

δI[ϕ]

,

(15.9.9)

 

A

 

δϕr

 

 

 

Но это означает, что I[ϕ] инвариантно относительно преобразования

ϕ r → ϕr + εA f r

[ϕ]

(15.9.10)

A

 

 

с произвольными инфинитезимальными εA.Рассматривая слагаемое в мастер-уравнении, пропорциональное ϕ s справа и ωAωB слева,

находим:

0 = fr

[ϕ]

δfs

[ϕ]

fr

[ϕ]

δfs

[ϕ]

+ fCAB[ϕ]fs

[ϕ] +

δI[ϕ]

 

[ϕ] ,

 

B

 

A

 

 

frs

(15.9.11)

 

 

 

 

 

A

 

δϕr

B

 

δϕr

C

 

δϕr

AB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

После того, как выполнены уравнения поля δI/δϕ = 0, это выраже-

ние становится коммутационным соотношением для преобразования (15.9.10) (со структурными константами fCAB[ϕ]). Åùå îäíî ëè-

*Ïîëÿ ϕr, ωA, ϕr, ωA иногда называют минимальными переменными,

àïîëÿ òèïà ω*A è hA, которые вместе со своими антиполями входят били-

нейно, как в формуле (15.9.7), называют тривиальными парами.



15.9. Формализм Баталина–Вилковыского

63

нейное по антиполям слагаемое в мастер-уравнении пропорционально

ωAωBωC слева и ωD справа. Оно дает

 

 

 

 

0 = fr [ϕ]

δfDBC] [ϕ]

fE[AB[ϕ]fDC]E [ϕ] + frD

[ϕ]

δI[ϕ]

,

(15.9.12)

 

 

[A

δϕr

ABC

 

δϕr

 

 

 

 

 

 

где квадратные скобки в нижних индексах указывают на антисимметризацию по отношению к заключенным в скобки индексам А, В и С. На уравнениях движения это выражение становится обобщенным тождеством Якоби (15.8.12). Уравнение (15.9.11) — необходимое условие для совместности условия симметрии (15.9.9) (в предположении, что frA доставляют полный набор калибровочных симметрий *), а уравнение (15.9.12) есть необходимое условие для совместности коммутационных соотношений (15.9.11). Заметим, что те слагаемые в (15.9.11) и (15.9.12), которые возникают из квадратич- ных по антиполям слагаемых в Smin, пропорциональны δI[ϕ]/δχ, òàê

что они обращаются в нуль, если удовлетворяются уравнения поля. В этом смысле, они характерны для открытых алгебр симметрии. Слагаемые в мастер-уравнении второго или более высокого порядка по антиполям возникают от слагаемых третьего и/или более высоких порядков по антиполям в Smin. Они обеспечивают условия совместности для соотношений (15.9.11) и (15.9.12), условия совместности для этих условий совместности, и т. д. Достоинством формализма БаталинаВилковыского является то, что все эти ус-

ловия совместности содержатся в одном мастер-уравнении.

Это уравнение можно иначе интерпретировать как утверждение об инвариантности S относительно обобщенного преобразования БРСТ. Чтобы увидеть это, а также для дальнейших применений, полезно ввести формальный объект, известный как антискобка. Возвращаясь к прежним обозначениям, определим антискобку двух произвольных функционалов F[χ,χ] è G[χ,χ] следующим образом:

(F, G)

δ

F δ

 

G

δ

 

F δ

G

 

 

R

 

 

L

 

 

R

 

 

L

.

(15.9.13)

 

n

 

 

 

 

 

 

n

 

δχ

 

δχ

n

 

δχ

n

 

δχ

 

* Это предположение называют условием полноты для генераторов калибровочной симметрии. — Прим. ред.


64

Глава 15. Неабелевы калибровочные теории

Заметим, что правые и левые функциональные производные бозонного функционала типа S по бозонным или фермионным полевым переменным либо просто равны друг другу, либо равны друг другу с противоположным знаком, соответственно. Так как или χn èëè χn

всегда фермионное поле, а другое – бозонное, отсюда вытекает, что в антискобке (S,S) второе слагаемое в правой части (15.9.13) изменяет знак, если поменять порядок левого и правого дифференцирования:

δRS

 

δLS

= −

δLS

 

δRS

= −

δRS

 

δLS

.

δχ

 

δχ

 

 

 

 

δχ

n

 

δχ

n

δχ

n

 

δχ

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

n

(Последний шаг разрешен, поскольку один из множителей бозонный, и их порядок несуществен.) Мы видим, что второе слагаемое справа в формуле (15.9.13) для (S,S) равно первому с обратным знаком. Поэтому мастер-уравнение (15.9.2) можно записать как требование, чтобы антискобка действия S с самим собой обращалась в нуль:

(S, S) = 0 .

(15.9.14)

Это требование нетривиально, так как антискобка обладает общим свойством симметрии

(F, G) = ±(G, F) ,

(15.9.15)

где знак +1 берется, когда F и G — оба бозонные функционала, а знак –1 — во всех остальных случаях. В частности, антискобка (F,F) автоматически равна нулю, если F — фермионный (но не бозонный) функционал.

Обобщенное БРСТ преобразование определяется формулами:

$

 

n

 

δRS

 

n

 

 

δθχ

 

= θ

 

= −θ(S, χ

 

) ,

(15.9.16)

 

 

 

 

 

 

δχ

n

 

 

 

 

$

 

δRS

 

 

δθχn

= θ

 

 

= −θ(S, χn ) ,

(15.9.17)

δχn

 

 

 

 

 

 

 

ãäå θ — фермионная инфинитезимальная константа. (Когда S имеет

вид (15.9.1), преобразование c совпадает с исходным БРСТ преобразованием = θsχn.) Чтобы вычислить результат действия этого пре-