Pido disculpas de antemano por mi inglés básico, pero me gustaría saber si hay una regla, un libro o en general alguna forma para determinar las simetrías internas, las simetrías de calibre o todas las simetrías de una densidad lagrangiana. Sé que existe el teorema de Noether que me dará la corriente conservada de la simetría dada, pero mi problema es a priori: ¿cómo puedo encontrar la simetría interna más grande de un Lagrangiano dado? Como quiero ser más claro, puedo darte un ejemplo. Supongamos que tengo dos campos reales y tal que el lagrangiano es
Si te pregunto cuál es el grupo de simetría de este Lagrangiano, ¿qué me dirías?
Al mismo tiempo, puedo diagonalizar la matriz de masa y puedo definir nuevos campos
donde, si hice bien el cálculo, me dará una densidad lagrangiana como
que es un Lagrangiano de dos campos de Klein-Gordon. Esta definición es una rotación de ° de los campos, ¿significa esto que el lagrangiano es invariante bajo SO(2)? Si la masa de los campos es la misma, el segundo lagrangiano puede verse como la densidad lagrangiana de Klein Gordon de un doblete
?
¿Es entonces esto último un ejemplo de un invariante lagrangiano bajo SO(2)?
Lo último: si tengo un Lagrangiano genérico:
dónde y son matrices constantes simétricas reales; es matriz definida positiva no singular. ¿Cuál es la mayor simetría interna del término cinético? ¿Cuál es la forma de tal que el término de masa es invariante bajo este grupo ?
Espero que estos tres ejemplos te ayuden a entender lo que quiero decir y lo que me gustaría que me respondieran. Si hay una referencia, un libro de texto o cualquier cosa que pueda ayudarme a entender cómo lidiar con este tipo de preguntas, realmente lo aprecio.
Así que realmente tienes dos preguntas estrechamente relacionadas aquí. Comencemos con el más fácil. Escribiste el Lagrangiano
Y preguntó por el grupo de simetría. Puedo ver que los primeros tres términos tienen un simetría, pero esta simetría se rompe por la término cruzado. Has hecho un cambio de variables,
,
lo que hace más evidente este hecho. El lagrangiano se convierte en
y tiene razón en que, si los campos diagonalizados tuvieran masas iguales, entonces habría un simetría. Si trabaja hacia atrás a través de su cambio de variables, debe encontrar que los campos diagonales tienen masas iguales si y solo si el término había desaparecido en primer lugar.
Ahora veamos tu Lagrangiano más general:
Desde es real y simétrico, puede ser diagonalizado por una matriz ortogonal. Finalmente, al cambiar la escala de los campos, puede establecer para darte el término cinético estándar. Este término por sí solo es invariante.
La pregunta que queda es, después de hacer esta redefinición de campo, ¿qué significa ¿parece? Como el término cinético es ahora invariante, y es simétrico, también podemos diagonalizar . Sin embargo, no podemos hacer más cambios de escala, por lo que el nuevo Lagrangiano, escrito en términos de campos propios de masas, genéricamente tendrá campos con diferentes masas. Si todas las masas son diferentes, entonces todas las se rompe la simetría. Si algunas masas son iguales, entonces sus multiplicidades pueden dejarle un residuo , etc.
Editado para agregar: también debe observar las simetrías de su potencial , ¡lo que puede romper aún más la simetría!
Alessandro Minino
Ben Niehoff
Ben Niehoff