Función Beta en el Modelo Estándar

En el libro de texto de Srednicki "Teoría cuántica de campos" , el problema 89.4 nos pide que calculemos los términos principales en la función beta para cada uno de los tres acoplamientos de calibre del modelo estándar. Estos acoplamientos de calibre son gramo 3 , gramo 2 y gramo 1 , correspondiente a la S tu ( 3 ) , S tu ( 2 ) , y tu ( 1 ) grupos de calibre respectivamente. La respuesta se da en la sección 97 del mismo libro:

Con los campos usuales del Modelo Estándar, encontramos a partir de nuestros resultados en las secciones 66 y 73 que las funciones beta de un lazo para los tres acoplamientos de calibre están dadas por

(97.26) m d d m gramo i = b i dieciséis π 2 gramo i 3 + O ( gramo i 5 ) ,
con
(97.27) b 3 = 11 + 4 3 norte ,
(97.28) b 2 = 22 3 + 4 3 norte + 1 6 ,
(97.29) b 1 = 20 9 norte + 1 6 ,
dónde norte = 3 es el número de generaciones; el + 1 6 contribución a b 2 y b 1 son de la φ (Higgs) campo.

mi pregunta es con b 1 [equivalente (97.29)]. En la sección 66, la función beta para mi (constante de acoplamiento) en QED se deriva para ser

(66.29) β mi ( mi , λ ) = 1 12 π 2 ( Σ Ψ q Ψ 2 + 1 4 Σ φ q φ 2 ) mi 3 + . . .
dónde q Ψ mi son las cargas eléctricas de los campos de Dirac Ψ 's.

Computar b 1 , Pongo q v mi = 0 , q mi = 1 , q mi ¯ = + 1 , q tu = 2 3 , q d = 1 3 , q tu ¯ = 2 3 , q d ¯ = 1 3 , y q φ 2 = 1 2 , q φ 4 = 1 2 en la ecuación (66.29). También me di cuenta de que gramo 1 = mi / porque θ w , y agregó un norte en el primer término en el paréntesis en eq. (66.29) para dar cuenta de tres generaciones. Sin embargo, tengo

m d d m gramo 1 = porque 2 θ w dieciséis π 2 ( 112 27 norte + 1 6 ) gramo 1 3 .
Esto no es lo que debería ser según las ecs. (97.26) y (97.29). ¿Qué ocurre?

También noté que la ec. (66.29) [que se supone que conduce a la ec. (97.29) cuando se aplica al cálculo de la función beta en el modelo estándar] se deriva del lagrangiano en QED (sección 66), que es diferente del lagrangiano en la teoría de norma no abeliana (sección 73) de la cual las ecs. (97.27) y (97.28) están derivadas. ¿Es esta la razón de la discrepancia entre la ec. (66.29) y ec. (97.29)? Sin embargo, en el libro de Srednicki, el autor no notó esta discrepancia sino que simplemente combinó los resultados de las secciones 66 y 73 en una ecuación unificada [eq. (97.26)], lo que implica que la ec. (66.29) se puede utilizar para calcular la función beta en el modelo estándar. ¿Hay algo oculto y necesita ser ajustado y aclarado aquí?

Respuestas (2)

Estás leyendo mal el libro, lo cual es consistente. El autor lo ha estado "avisando" sin descanso cuando incrusta QED en el SM. Sin resolver el problema por usted, puedo asegurarle que su expresión para la función β de gramo 1 es completamente absurdo: confundiste la evolución del acoplamiento de hipercarga U(1) con la del vector EM U(1), cuando las interacciones de hipercarga son magníficamente asimétricas quiralmente: la queja de Feynman a Weinberg de que su modelo era tan "torcido".

  • El autor aplica las técnicas, no la expresión de función β de la sección 66, y especialmente 73 para derivar (97.26).

De hecho, si reemplaza el ángulo de Weinberg y esencialmente escribe la altura del triángulo de mezcla SM en las dos formas alternativas de cuantificar su área,

mi 2 = gramo 1 2 gramo 2 2 gramo 1 2 + gramo 2 2     ,
(97.26,8,9) implica (66.29) sin más preámbulos.

Específicamente,

8 π 2 gramo 2 2 registro m = gramo 2 4 b 2   , 8 π 2 gramo 1 2 registro m = gramo 1 4 b 1   .

Luego puede combinarlos simplemente para evaluar lo anterior,

8 π 2 mi 2 registro m = 8 π 2 gramo 1 2 gramo 2 2 gramo 1 2 + gramo 2 2 registro m = mi 4 ( b 1 + b 2 ) = mi 4 ( 1 3 + 32 9 norte 22 3 ) ,
el primer término se debe a higgs, el segundo a fermiones y el tercero a W s, los vectores cargados que faltan en su (66.29) (¡y por lo tanto son parte de los puntos suspensivos!):
8 π 2 mi 2 registro m = 4 3 mi 4 ( 1 4 + norte ( 1 + 1 3 + 4 3 ) + . . . ) .
Comprenda que su EM (66.29) implica acoplamientos vectoriales a fermiones, partículas de Dirac ahora, por lo que el electrón es suficiente para cubrir también al positrón: ¡no necesita contarlo dos veces!

Según tengo entendido, el electrón es una partícula de Dirac y el positrón es otra partícula de Dirac. Así que tenemos dos partículas de Dirac, ¿verdad? Pero, ¿por qué contamos sólo una vez? No estoy claro aquí.
No, tanto el electrón como el positrón están empaquetados en el campo. Ψ de (66.29). Lo mismo es cierto para (97), excepto que los modos izquierdo y derecho son materialmente diferentes y deben contarse por separado. Entonces uno no cuenta los antiquarks encima de los quarks, por ejemplo. Su texto debe dejar eso claro.

Me pregunto cómo en el modelo estándar se considera la contribución escalar para el cálculo de la β -función de la gramo 2 acoplamiento

m d gramo 2 d m = β ( gramo 1 , gramo 2 , gramo 3 , . . )

aparentemente es 1/6 para escalar y 1/3 para escalar complejo multiplicado por el número de campos escalares.