Призрак (физика)

This article may be too technical for most readers to understand. Please help improve it to make it understandable to non-experts, without removing the technical details. (August 2024) (Learn how and when to remove this message)

Quantum field theory
Feynman diagram
History
Background Field theory Electromagnetism Weak force Strong force Quantum mechanics Special relativity General relativity Gauge theory Yang–Mills theory
Symmetries Symmetry in quantum mechanics C-symmetry P-symmetry T-symmetry Lorentz symmetry Poincaré symmetry Gauge symmetry Explicit symmetry breaking Spontaneous symmetry breaking Noether charge Topological charge
Tools Anomaly Background field method BRST quantization Correlation function Crossing Effective action Effective field theory Expectation value Feynman diagram Lattice field theory LSZ reduction formula Partition function Path Integral Formulation Propagator Quantization Regularization Renormalization Vacuum state Wick's theorem Wightman axioms
Equations Dirac equation Klein–Gordon equation Proca equations Wheeler–DeWitt equation Bargmann–Wigner equations Schwinger-Dyson equation Renormalization group equation
Standard Model Quantum electrodynamics Electroweak interaction Quantum chromodynamics Higgs mechanism
Incomplete theories String theory Supersymmetry Technicolor Theory of everything Quantum gravity
Scientists Adler Anderson Anselm Bargmann Becchi Belavin Bell Berezin Bethe Bjorken Bleuer Bogoliubov Brodsky Brout Buchholz Cachazo Callan Cardy Coleman Connes Dashen DeWitt Dirac Doplicher Dyson Englert Faddeev Fadin Fayet Fermi Feynman Fierz Fock Frampton Fritzsch Fröhlich Fredenhagen Furry Glashow Gell-Mann Glimm Goldstone Gribov Gross Gupta Guralnik Haag Hagen Han Heisenberg Hepp Higgs 't Hooft Iliopoulos Ivanenko Jackiw Jaffe Jona-Lasinio Jordan Jost Källén Kendall Kinoshita Kim Klebanov Kontsevich Kreimer Kuraev Landau Lee Lee Lehmann Leutwyler Lipatov Łopuszański Low Lüders Maiani Majorana Maldacena Matsubara Migdal Mills Møller Naimark Nambu Neveu Nishijima Oehme Oppenheimer Osborn Osterwalder Parisi Pauli Peccei Peskin Plefka Polchinski Polyakov Pomeranchuk Popov Proca Quinn Rouet Rubakov Ruelle Sakurai Salam Schrader Schwarz Schwinger Segal Seiberg Semenoff Shifman Shirkov Skyrme Sommerfield Stora Stueckelberg Sudarshan Symanzik Takahashi Thirring Tomonaga Tyutin Vainshtein Veltman Veneziano Virasoro Ward Weinberg Weisskopf Wentzel Wess Wetterich Weyl Wick Wightman Wigner Wilczek Wilson Witten Yang Yukawa Zamolodchikov Zamolodchikov Zee Zimmermann Zinn-Justin Zuber Zumino
v t e

В терминологии квантовой теории поля призрак , призрачное поле, призрачная частица или 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 благодаря введению духов, эти состояния помечаются как «хорошие». Хорошие духи — это виртуальные частицы , которые вводятся для регуляризации , как духи Фаддеева–Попова . В противном случае «плохие» духи допускают нежелательные невиртуальные состояния в теории, как духи Паули–Вилларса , которые вводят частицы с отрицательной кинетической энергией.

Примером необходимости в полях-призраках является фотон , который обычно описывается четырехкомпонентным векторным потенциалом A _μ , даже если свет имеет только две разрешенные поляризации в вакууме. Чтобы удалить нефизические степени свободы, необходимо наложить некоторые ограничения; один из способов сделать это сокращение — ввести некоторое поле-призрак в теорию. Хотя не всегда необходимо добавлять поля-призраки для квантования электромагнитного поля , поля-призраки строго необходимы для последовательного и строгого квантования неабелевой теории Янга–Миллса , например, как это делается с помощью BRST-квантования . ^{[1] [2]}

Поле с отрицательным числом духов (числом возбуждений духов в поле) называется антидухом .

Духи Фаддеева–Попова — это внешние антикоммутирующие поля , которые вводятся для поддержания согласованности формулировки интеграла по траектории . Они названы в честь Людвига Фаддеева и Виктора Попова . ^{[3] [4]}

Голдстоуновские бозоны иногда называют призраками, в основном, когда говорят об исчезающих бозонах спонтанного нарушения симметрии электрослабой симметрии через механизм Хиггса . Эти хорошие призраки являются артефактами фиксации калибровки. Продольные поляризационные компоненты бозонов W и Z соответствуют голдстоуновским бозонам спонтанно нарушенной части электрослабой симметрии SU(2) ⊗ U(1) , которые, однако, не наблюдаются. Поскольку эта симметрия калибруется, три потенциальных голдстоуновских бозона, или призрака, «съедаются» тремя калибровочными бозонами ( W ^± и Z ), соответствующими трем нарушенным генераторам; это дает этим трем калибровочным бозонам массу и связанную с ней необходимую третью степень свободы поляризации. ^[5]

«Плохие призраки» представляют собой другое, более общее значение слова «призрак» в теоретической физике: состояния отрицательной нормы, ^[6] или поля с неправильным знаком кинетического члена , такие как призраки Паули–Вилларса , существование которых позволяет вероятностям быть отрицательными, тем самым нарушая унитарность . ^[7]

This section needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources in this section. Unsourced material may be challenged and removed. (January 2017) (Learn how and when to remove this message)

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

У нас есть действительное скалярное поле φ со следующим действием

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

где a и b — положительные константы и

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

Теории призрака конденсата предсказывают определенные негауссовости космического микроволнового фона . Эти теории были предложены Нимой Аркани-Хамедом , Маркусом Люти и другими. ^[8]

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

Полюс Ландау иногда называют призраком Ландау . Названный в честь Льва Ландау , этот призрак представляет собой несоответствие в процедуре перенормировки , в которой нет асимптотической свободы в больших энергетических масштабах. ^[9]

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

• Коупленд, Эд ; Падилла, Антонио (26 октября 2011 г.). Харан, Брэди (ред.). Призрачные частицы (видео). Шестьдесят символов. Ноттингемский университет .