¿Hay alguna buena idea de dónde provienen las simetrías de calibre no abelianas?

Creo que la historia donde abelian, es decir tu ( 1 ) , de donde proviene la simetría de calibre es bastante sencillo:

Describimos partículas de espín 1 sin masa, que tienen solo dos grados físicos de libertad, con un campo de espín 1, que se representa mediante un vector de cuatro. Este cuatro vector tiene 4 entradas y, por lo tanto, demasiados grados de libertad. Una descripción de una partícula de espín 1 en términos de un campo de cuatro vectores es necesariamente redundante y llamamos a esta redundancia "simetría de calibre". Formulado de manera diferente: las partículas son representaciones de los pequeños grupos del grupo de Poincaré, mientras que los campos son representaciones del grupo de Poincaré completo. Esto es lo que conduce a la redundancia de calibre. Sin embargo, hasta donde yo sé, esta historia solo funciona para lo familiar. tu ( 1 ) simetría.

( Este punto de vista se enfatiza, por ejemplo, en el libro QFT de Weinberg, Vol. 1, sección 5.9. Alguien a quien actualmente le gusta enfatizar esta perspectiva es Arkani-Hamed, por ejemplo, en la sección 2 de su último artículo: https:// arxiv .org/abs/1709.04891 o aquí https://arxiv.org/abs/1612.02797 De hecho, hace un mes le pregunté si conocía alguna idea para una explicación análoga para las redundancias de calibre no abeliano, pero desafortunadamente no tenía una buena respuesta. )

¿Hay alguna idea similar de donde provienen las simetrías de calibre no abelianas?

Creo que la gran diferencia es que las simetrías de norma no abeliana también nos ayudan en cierto sentido a explicar el espectro de partículas. Por ejemplo, tenemos dobletes y tripletes de partículas elementales y esto es una consecuencia física real y no puede considerarse un accidente, porque usamos los objetos "incorrectos" para describir las partículas elementales.

Me he estado preguntando exactamente lo mismo durante años y, hasta el día de hoy, no he encontrado una sola respuesta convincente. Si alguna vez lo hace, por favor hágamelo saber. La motivación de Weinberg para tu ( 1 ) está perfectamente claro, pero en el Vol. II no ofrece una buena motivación para el caso no abeliano. El hecho de que no tuviera una buena respuesta para su pregunta me hace pensar que no hay ninguna buena respuesta, excepto la pragmática: a día de hoy, la receta de las teorías no abelianas es el único método conocido para construir una teoría consistente. . Cualquier otro intento ha fallado. Bueno, un poco decepcionante, ¿no?
Justo el otro día estaba pensando en la posibilidad de que las simetrías del espacio-tiempo a gran escala fueran la fuente de tal invariancia. Por ejemplo, un universo FLRW cíclico cerrado tiene S 3 X S 1 topología que es equivalente (a través del teorema de Peter Weyl) a S tu ( 2 ) X tu ( 1 ) simetría y todos los campos en dicho múltiple son entonces representables por expansiones armónicas en términos de representaciones unitarias de precisamente S tu ( 2 ) X tu ( 1 ) campos (que es una generalización de la transformada de Fourier.
¡Oh! también obtendría un campo escalar constante (en el espacio), ya que el universo no tiene un diámetro unitario (en nuestras unidades de todos modos) y, por lo tanto, los campos se representarían como una transformación conforme de los unitarios mencionados anteriormente.

Respuestas (1)

Es un hecho conocido que la única deformación física del álgebra de norma abeliana u(1) es un álgebra de norma de Lie de un grupo compacto, por lo que los gluones y su simetría son la forma necesaria en la que una colección de fotones (eléctricos) sin carga los campos pueden interactuar/autoacoplarse.

Bizdadea, C., Cioroianu, EM, Miaută, MT, Negru, I. y Saliu, SO (2001), Acoplamientos cohomológicos lagrangianos entre campos vectoriales y campos de materia. Ana. Phys., 10: 921–933. doi:10.1002/1521-3889(200111)10:11/12<921::AID-ANDP921>3.0.CO;2-I

¿Puede quizás explicar lo que quiere decir con una "deformación física" en este contexto con un poco más de detalle?
"Físico" proviene de respetar algunas reglas básicas para la teoría de campos de Lagrange (Hamiltoniano acotado desde abajo, real con respecto a la involución en el espacio "objetivo" para los campos, número de derivadas espacio-temporales = 2, paridad de Grassmann = 0). La "deformación" proviene del hecho de que la solución de la ecuación maestra (Zinn-Justin) se busca de manera perturbativa, es decir, una expansión en serie en la constante de acoplamiento.