Valor de expectativa de vacío y mínimos del potencial

A menudo, en la teoría cuántica de campos, escuchará a las personas usar el término "valor de expectativa de vacío" cuando se refieren al mínimo del potencial. V ( ϕ ) en el Lagrangiano (estoy bastante seguro de que todas las fuentes que he visto que explican el mecanismo de Higgs usan esta terminología).

Sin embargo, a priori, parecería que el término "valor esperado de vacío" (de un campo ϕ ) debe referirse a 0 | ϕ | 0 , dónde | 0 es el vacío físico de la teoría (lo que sea que eso signifique; vea mi otra pregunta ).

¿Cuál es la prueba de que estos dos coinciden?

Respuestas (2)

Tenemos el funcional de la fuente externa. j , que nos da vevs de operadores de campo, por diferenciación funcional:

mi i mi [ j ] = D ϕ mi i S [ ϕ ] + i j ϕ
ϕ C yo = ϕ j = d mi d j
Dónde ϕ j es el vev de ϕ en presencia de una fuente externa j . Eso podría considerarse como una "respuesta" visible del sistema en la fuente y generalmente se denota como una nueva variable, denominada "campo clásico". Nos gustaría encontrarlo cuando no hay fuentes externas: j = 0 .
Para eso, se hace el truco de la transformación de Legendre , llegando a la acción efectiva :
Γ [ ϕ C yo ] = mi j ϕ C yo d Γ d ϕ C yo = j
Recordando nuestro objetivo de encontrar ϕ C yo a j = 0 , llegamos a la ecuación.
d Γ d ϕ C yo = 0
Agregando una suposición adicional de que ϕ C yo es independiente del espacio y del tiempo: ϕ C yo ( X ) = v , la acción efectiva funcional Γ [ ϕ C yo ] luego se reduce a potencial efectivo V mi F F ( v ) y la ecuación se convierte en.
d V mi F F d v = 0
Ahora, como señaló correctamente David Vercauteren, V mi F F ( v ) no es la misma función que V ( ϕ ) . Pero normalmente es una buena primera aproximación, porque solemos considerar sistemas donde el campo cuántico "real" fluctúa débilmente alrededor de su vacío: ϕ ( X ) = v + η ( X ) con η siendo pequeño

No coinciden exactamente. En la teoría de la perturbación, el vev 0 | ϕ | 0 es igual al valor de ϕ al mínimo de V ( ϕ ) en orden de avance . El valor exacto de la vev es igual a este valor mínimo más las correcciones perturbativas (ya veces también no perturbativas). Decir que coinciden es solo una aproximación de orden principal.

Entonces, ¿cuál es la prueba de esta aproximación de orden principal?
@JonathanGleason ¿Qué tal Peskin Schroeder 11.3?
Por lo general, es libre de tomar como una de sus condiciones de renormalización que desaparezcan las correcciones de orden superior al vev. (No es necesario, por supuesto, pero esta es una opción particularmente útil para muchos propósitos).
@MichaelBrown De hecho, tenía la impresión de que tenía que tener esto como una condición de renormalización para aplicar LSZ (es decir, una hipótesis requerida para que la fórmula de reducción de LSZ se mantuviera era que 0 | ϕ ( X ) | 0 = 0 ). De hecho, pensé que esta era toda la idea detrás de la ruptura de la simetría: debe volver a escribir su Lagrangiano en términos del campo renormalizado (con VEV que se desvanece), y si el campo desnudo tenía un VEV que no se desvanece, esto será 'romper' la simetría. . .
. . . En la práctica, esto se hace escribiendo el Lagrangiano en términos de ϕ := ϕ 0 v , dónde v es un mínimo del potencial y ϕ 0 es el campo original. Mi pregunta podría entonces formularse de manera equivalente como "¿Por qué esto garantiza que 0 | ϕ ( X ) | 0 = 0 ?".
@JonathanGleason Debe introducir campos renormalizados independientemente de si las simetrías están rotas o si tiene la intención de usar LSZ. Es solo una necesidad obtener un límite continuo de QFT. Tienes que absorber las divergencias en el vev en los contratérminos del renacuajo, pero puedes establecer la parte finita como quieras. Puede ser estúpido , pero puedes hacerlo. En realidad, no puedo pensar en una buena razón para mantener las correcciones finitas en el vev fuera de la mano (en realidad, podría facilitar los cálculos de celosía, lo que sea, no me cites al respecto), pero si alguna vez surge, sabes que puedes.
(cont.) Verdad general sobre la renormalización: la teoría impone las divergencias, pero las partes finitas dependen de su elección de esquema de renormalización. Siempre que lo haga de manera consistente, la física al final del día es independiente del esquema, pero algunos esquemas pueden ser más convenientes para un propósito particular que otros. Por ejemplo, es posible que deba corregir la fórmula LSZ si su esquema no coincide con la derivación que buscó en alguna parte...