一个规范对称性明显破缺的模型

来源 :中国科学院理论物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaofengwuxuan123
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本篇论文以阿贝尔规范理论为例,通过在标量场的自相互作用势中引入明显的U(1)对称性破缺项,探索研究了规范对称性的更一般的破缺方式。建立在对称性自发破缺方式之上的希格斯机制在粒子物理中现在已经被普遍接受为物理粒子质量产生的可能方式,这种方式通过标量场获得一个非零真空期望值而给规范粒子提供质量,同时吸收戈德斯通粒子使其成为相应的规范场的纵向分量而不表现为物理粒子。作者发现如果在对称规范理论中引入标量场的明显的U(1)对称性破缺项,除了希格斯粒子的质量项有所不同,理论的其它部分与自发破缺理论完全一样。作者得到的结果可以表述为以下方面。首先,明显破缺的规范理论产生了有质量的赝戈德斯通玻色子,由推导出的Ward-Takahashi恒等式保证了这样的玻色子仍然不是物理粒子。因此在明显破缺理论中广义的希格斯机制仍然成立。其次,虽然明显破缺理论的拉氏量不再满足规范不变性,但是物理过程的S矩阵元却是规范不变的,即由规范变换联系的两个不同的拉氏量将生成相同的S矩阵元。这样我们就可以通过一个规范变换将标量场变到实轴上从而使理论中不出现非物理的赝戈德斯通粒子,这种变换方式导致的理论等价于在自发破缺理论中采用了幺正规范条件。第三,这样的明显破缺的规范理论从数幂次来看是不可重整化的,就像选取幺正规范条件的自发破缺理论一样。希格斯部分即使在S矩阵元的层次上也是不可重整的,但是从有效理论的观点来看这并不造成太大困难。电弱部分以及规范-费米子相互作用部分在S矩阵元的层次上是可以重整的,明显破缺理论在规范场部分及规范场和费米子相互作用部分和自发破缺理论的结果相一致,从而保证了明显破缺的规范理论预言和已有的电弱精确测量的实验不相矛盾。因此,电弱对称性明显破缺还是自发破缺有待于将来的实验做出检验。本文的结果是传统希格斯机制的推广,作为对对称性破缺更一般形式上的探讨在理论上有比较重要的意义。
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