Interacción para QED con partículas escalares cargadas

Dejar L Sea el lagrangiano para QED habitual con partículas escalares cargadas (con fotones y electrones también):

L = 1 4 F m v F m v + ψ ¯ ( i γ m m metro ) ψ m ϕ m ϕ METRO 2 ϕ ϕ

Estaba tratando de mostrar que, debido a las simetrías, el Lagrangiano anterior podría escribirse de la misma manera si m D m . Sin embargo, tengo que encontrar D m . La simetría que estoy considerando es tal que

ψ ψ mi i Λ ( X )
ϕ ϕ mi i Λ ( X )
A m A m 1 mi m Λ ( X )

Mi intento

Desde ψ y ϕ no tienen términos cruzados entre ellos, pensé que deberíamos agregar un L i norte t (interacciones) tales que cancelaría el término

mi ψ ¯ γ m A m ψ

que resulta de la parte fermiónica. Por eso, L i norte t = mi ψ ¯ γ m A m ψ Parece funcionar. Sin embargo, el bit de partículas escalares no parece simplificarse trivialmente, ya que quedan algunos términos:

i mi A m [ ( m ϕ ) ϕ ϕ m ϕ ] + mi 2 A m A m ϕ ϕ

esto daría D m = m + i mi A m .

¿Es correcto mi procedimiento? ¿Hay una forma más intuitiva de resolver esto?

Editar: se corrigió el mal uso de los conceptos como se indica en los comentarios.

¿Cómo no pueden acoplarse los campos si ambos tienen cargas? ¿Porque A tiene giro 1?
@Duepietri Mi mal uso incorrecto de los conceptos. Debería haber dicho que no hay términos cruzados entre ellos. Pido disculpas.
¡Solo comentaría por mu!
@Duepietri Ya se encargó de eso :)
No m tiene que ser reemplazada por la derivada covariante ya en el Lagrangiano libre de los tres campos libres? Cuando se mide el campo libre de Dirac, esto se introduce.
@Duepietri No, ¡solo después de que se introduce la invariancia del indicador!
Creo que tienes que incluir todas las interacciones primero en el Lagrangiano. Entre A y el campo de Dirac y entre A y el campo escalar. Y entre el campo escalar y el campo de Dirac (vía A). Este Lagrangiano interactuante que debes medir. Como se hace solo para el campo de Dirac que interactúa, para obtener una A sin masa. Medir el campo de dirac libre da una A sin masa. Medir el Lagrangiano que interactúa da una derivada covariante.
@Duepietri Creo que nunca he hecho algo así. Lo investigaré. ¿Tienes alguna referencia que pueda ser útil?
Mira cómo se escribe el Lagrangiano de Dirac aquí: quantummechanics.ucsd.edu/ph130a/130_notes/node508.html

Respuestas (1)

Gracias a @Duepietri, llegué a una conclusión. Teniendo en cuenta que D m debe ser invariante de calibre, el acoplamiento mínimo

D m = m + i mi A m

daría algunos términos restantes, de los cuales podríamos componer una interacción:

L i norte t = mi ψ ¯ γ m A m ψ i mi A m [ ( m ϕ ) ϕ ϕ m ϕ ] mi 2 A m A m ϕ ϕ

ya que podemos identificar L F r mi mi con la misma expresión que en el post original, con m en lugar de D m .

Para aquellos que deseen leer un poco más sobre esto, recomendaría la nota en línea de Matthew Schwartz (2012) sobre Scalar QED o su libro, Quantum Field Theory and The Standard Model de Matthew D. Schwartz.