¿Por qué no se pueden reemplazar los fantasmas de Faddeev-Popov con bosones?

Los fantasmas de Faddeev-Popov se introducen en la cuantización de la teoría de Yang-Mills para absorber el determinante de Faddeev-Popov en la acción,

det Δ FP = D C ¯ D C mi i d X C ¯ a ( X ) ( Δ FP C ( X ) ) a .
Aquí, C es un escalar de Lorentz, y debe ser fermiónico, como si usáramos una variable bosónica ψ en cambio, obtendríamos el determinante en el denominador en lugar del numerador,
1 det Δ FP D ψ ¯ D ψ mi i d X ψ ¯ a ( X ) ( Δ FP ψ ( X ) ) a .
Así que tenemos que aceptar una violación de las estadísticas de espín para cuantificar Yang-Mills.

Pero a un amigo mío se le ocurrió una alternativa simple: simplemente tenga en cuenta que

det Δ FP = 1 det Δ FP 1 D ψ ¯ D ψ mi i d X ψ ¯ a ( X ) ( Δ FP 1 ψ ( X ) ) a .
Tenga en cuenta que existe el inverso porque el determinante es distinto de cero; si el determinante fuera cero, toda la integral de trayectoria sería cero y no podríamos hacer nada, fantasmas o no.

¿Hay algo malo con este método? ¿Conduce a algunas complicaciones en el futuro? Si no, ¿por qué se usan típicamente las estadísticas de giro que violan los fantasmas de Faddeev-Popov, cuando esta configuración se ve mucho mejor?

Formalmente, esto es correcto (un método similar, llamado pseudo-fermiones, a veces se usa para tratar fermiones en la teoría de calibre de red). Sin embargo, terminas con una acción no local, que es difícil de tratar en la teoría de perturbaciones.
También tenga en cuenta (y no puedo dejar de enfatizar esto) que los fantasmas no violan las estadísticas de espín... Las estadísticas de espín son una declaración sobre el espacio físico de Hilbert. Los fantasmas no tienen ningún efecto sobre este espacio (el teorema de ausencia de fantasmas), como puede demostrarse calculando la cohomología asintótica del operador BRST. Los fantasmas son herramientas matemáticas, y la única razón por la que los consideramos es porque resultan convenientes en los cálculos prácticos.

Respuestas (1)

Tenga en cuenta que el inverso de Δ F PAG es la función de Green GRAMO F PAG ( X , y ) obedeciendo:

Δ F PAG | X GRAMO F PAG ( X , y ) = d ( X y )

entonces, la acción que anotaste no es local, debe ser de la forma:

S F PAG b o s o norte i C = i d X d y ψ ¯ a ( X ) GRAMO F PAG ( X , y ) ψ a ( y )

esta acción no es local, ya que no podemos salirnos con una sola integral en el espacio-tiempo. Dado que estamos tratando con teorías locales, la presencia de interacciones no locales hace que los cálculos sean muy complicados con muchas cancelaciones que son oscuras en este formalismo. Esas cancelaciones deberían ocurrir ya que la teoría es local, por lo que todos los términos no locales deben conspirar para producir una teoría local al final.

Además, es mejor tener los fantasmas como fermiones ya que aparecerán en bucles con el signo opuesto de los bucles de calibre puro, borrándolos. En este formalismo de fantasmas bosónicos no está claro cómo sucederá esta cancelación, pero por supuesto sucederá ya que aquí no hay inconsistencia. Habrá cancelaciones adicionales que son oscuras en este formalismo.

¿Cuál es el problema con la no localidad? Creo que hoy en día la no localidad se acepta bastante como parte de teorías unitarias cuánticas consistentes. ¿Quizás el problema es que es difícil de observar?
@lurscher bueno, el principal problema es que es engorroso de manejar, en términos prácticos. Calcular diagramas de Feynman con interacciones no locales es un dolor de cabeza; y demostrando la renormalizabilidad mucho más.