U(1)×U(1)U(1)×U(1)U(1){\times}U(1) derivada de invariancia de calibre local

En QED y el mecanismo básico de Higgs, hay una transformación de calibre local donde un campo escalar ϕ se transforma como:

mi i θ η ( X ) ϕ

Sin embargo, la derivada parcial de esto hace que lo anterior no sea invariante, por lo que se introduce una derivada covariante de esta manera:

D m mi i θ η ( X ) ϕ = ( m i θ A m ) mi i θ η ( X ) ϕ

Entonces, la derivada permanece invariante. Sin embargo, ¿qué sucede si el campo escalar se transforma mediante DOS simetrías U(1) como esta:

mi i λ 1 η 1 ( X ) mi i λ 2 η 2 ( X ) ϕ

Esta puede ser una transformación de simetría extraña, pero me pregunto cómo se haría la derivada de este invariante de esta manera:

mi i λ 1 η 1 ( X ) mi i λ 2 η 2 ( X ) D m ϕ

Porque la derivada ahora es de tres funciones diferentes que se diferencian por la regla del producto así:

F ( X ) gramo ( X ) h ( X ) + gramo ( X ) F ( X ) h ( X ) + h ( X ) F ( X ) gramo ( X )

Así, la derivada de la función sería:

i λ 1 η 1 ( X ) mi i λ 1 η 1 ( X ) mi i λ 2 η 2 ( X ) ϕ + i λ 2 η 2 ( X ) mi i λ 2 η 2 ( X ) mi i λ 1 η 1 ( X ) ϕ + ( m ϕ ) mi i λ 1 η 1 ( X ) mi i λ 2 η 2 ( X )

Entonces, ¿cómo se aplicaría la derivada de invariancia de calibre local en esta situación? ¿Se introduciría otro campo de calibre como B m junto con A m ?

Respuestas (1)

Sí, tendría que introducir otro campo de calibre. Por ejemplo, en el modelo estándar hay invariancia de calibre bajo S tu ( 3 ) × S tu ( 2 ) × tu ( 1 ) , por lo que hay tres campos de norma: los gluones, los W ± , Z bosones de calibre débil y el fotón.

En términos generales, es más sencillo argumentar así: si tiene una invariancia de calibre bajo un grupo de Lie GRAMO , la derivada covariante incluirá una forma 1 tomando valores en el álgebra de Lie gramo de GRAMO . Dado que el álgebra de Lie de GRAMO × H es gramo h , 1-forma tomando valores en este álgebra de Lie se puede descomponer en una 1-forma tomando valores en gramo y una forma 1 tomando valores en h . En tu caso este sería tu A m y B m .