Призрак (физика)

В терминологии квантовой теории поля , призрак или поле-призрак, частица-призрак калибровочный призрак — это нефизическое состояние в калибровочной теории . Призраки необходимы для сохранения калибровочной инвариантности в теориях, где локальные поля превышают число физических степеней свободы .

Если данная теория является самосогласованной за счет введения призраков, эти состояния называются «хорошими». Хорошие призраки — это виртуальные частицы , которые вводятся для регуляризации , наподобие призраков Фаддеева–Попова . В противном случае «плохие» призраки допускают нежелательные невиртуальные состояния в теории, как призраки Паули-Вилларса , которые вводят частицы с отрицательной кинетической энергией.

Примером необходимости использования призрачных полей является фотон , который обычно описывается четырехкомпонентным векторным потенциалом Aμ _, даже если свет имеет только две разрешенные поляризации в вакууме. Чтобы устранить нефизические степени свободы, необходимо ввести некоторые ограничения; Один из способов сделать это сокращение — ввести в теорию некоторое призрачное поле. Хотя не всегда необходимо добавлять призраки для квантования электромагнитного поля , призрачные поля строго необходимы для последовательного и строгого квантования неабелевой теории Янга-Миллса , например, с помощью BRST-квантования .

Поле с отрицательным числом призраков (количеством призраков-возбуждений в поле) называется анти-призраком .

Добрые призраки

Призраки Фаддеева–Попова.

Основная статья: Призрак Фаддеева – Попова

Призраки Фаддеева–Попова — это внешние антикоммутирующие поля , которые вводятся для обеспечения непротиворечивости формулировки интеграла по путям . Они названы в честь Людвига Фаддеева и Виктора Попова .

Голдстоуновские бозоны

Бозоны Голдстоуна иногда называют призраками, главным образом, когда речь идет об исчезающих бозонах спонтанной симметрии, нарушающих электрослабую симметрию посредством механизма Хиггса . Эти добрые призраки — артефакты ремонта приборов. Продольные поляризационные компоненты W- и Z-бозонов соответствуют голдстоуновским бозонам спонтанно нарушенной части электрослабой симметрии SU(2) ⊗ U(1) , которые, однако, не наблюдаются. Поскольку эта симметрия калибрована, три потенциальных бозона Голдстоуна, или призраков, «съедаются» тремя калибровочными бозонами ( W ^± и Z ), соответствующие трем сломанным генераторам; это дает этим трем калибровочным бозонам массу и связанную с ней необходимую третью поляризационную степень свободы.

Плохие призраки

«Плохие призраки» представляют собой другое, более общее значение слова «призрак» в теоретической физике: состояния отрицательной нормы, или поля с неправильным знаком кинетического члена , такие как призраки Паули-Вилларса , существование которых позволяет вероятностям быть отрицательными , что нарушает унитарность .

Призрачный конденсат

Призрачный конденсат — это умозрительное предложение, в котором призрак, возбуждение поля с неправильным знаком кинетического члена, приобретает вакуумное математическое ожидание . нарушает лоренц-инвариантность Это явление спонтанно . Вокруг нового состояния вакуума все возбуждения имеют положительную норму, и поэтому вероятности положительно определены.

Имеем вещественное скалярное поле φ со следующим действием

$S=\int d^{4}x\left[aX^{2}-bX\right]$

где a и b - положительные константы и

$X\ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ {\frac {1}{2}}\partial ^{\mu }\phi \partial _{\mu }\phi$

Теории призрачного конденсата предсказывают особую негауссовость космического микроволнового фона . Эти теории были предложены Нимой Аркани-Хамедом , Маркусом Люти и другими.

К сожалению, эта теория допускает в некоторых случаях сверхсветовое распространение информации и не имеет нижней границы ее энергии. Эта модель не допускает гамильтоновой формулировки ( преобразование Лежандра является многозначным, поскольку функция импульса не является выпуклой), поскольку она акаузальна . Квантование этой теории приводит к проблемам.

Призрак Ландау

Основная статья: полюс Ландау

Полюс Ландау иногда называют призраком Ландау . Названный в честь Льва Ландау , этот призрак представляет собой несогласованность процедуры перенормировки , в которой нет асимптотической свободы на больших энергетических масштабах.

См. также

• Теорема об отсутствии призраков , связанная с плохими призраками
• BRST-квантование , схема борьбы с призраками
• Квантовый шрам (иногда называемый призраками)

Внешние ссылки

• Коупленд, Эд ; Падилья, Антонио (26 октября 2011 г.). Харан, Брэди (ред.). Частицы-призраки (видео). Шестьдесят символов. Университет Ноттингема .