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¿Qué interacción parametriza la fuerza de un acoplamiento Fayet-Iliopoulos?

Los acoplamientos dan la fuerza de las interacciones. Aparecen en una lagrangiana como coeficiente de los dos (o más) campos que interactúan. Por desgracia, me cuesta encontrar una fuente que describa qué es lo que acopla realmente el acoplamiento Fayet-Iliopoulos.

Hasta donde yo sé, es simplemente el coeficiente (dado por la letra griega "xi") en el término D de Fayet-Iliopoulos. El término D es sólo uno de los términos que aparecen en la expansión de un supercampo y no describe una interacción.

Mis disculpas si la respuesta es obvia.

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Rhys Puntos 714

Centrémonos en la supersimetría global; los términos de Fayet-Iliopoulos en supergravedad son mucho más sutiles.

Tiene razón en que "la $D$ -término' es sólo una pieza particular en la expansión de un supercampo. Cuando se habla de un "Fayet-Iliopoulos $D$ -término", se refiere a añadir algún múltiplo del $D$ -término de a $U(1)$ al Lagrangiano: $$ \mathcal{L}_{\mathrm{FI}} = \xi\, D ~, $$ donde $\xi$ es una constante con dimensiones de masa al cuadrado. Esto es invariante gauge para a $U(1)$ y bajo supersimetría, se transforma por una derivada total, por lo que la acción es invariante.

Un término así puede parecer extraño, pero recuerde que $D$ es un campo auxiliar, lo que significa que no tiene término cinético. Esto significa que su ecuación de movimiento es simplemente algebraica, y podemos resolverla y sustituir la solución de nuevo en el Lagrangiano. Los campos escalares de la teoría se denominan $\{\phi_i\}_{i=1,\ldots,N}$ donde $\phi_i$ tiene cargo $q_i$ bajo el $U(1)$ . Con el término FI incluido, la solución para $D$ es $$ D = -\left( \sum_i q_i |\phi_i|^2 +\xi \right) ~. $$ El potencial escalar incluye un término $\frac{1}{2}D^2$ y cuando expandes esto, obtienes un montón de interacciones cuárticas que son independientes de $\xi$ un montón de términos de masa proporcionales a $\xi$ y una constante $\xi^2$ plazo.

Para ver por qué esto es algo interesante, recuerde que la supersimetría no se rompe si y sólo si $D = 0$ y también $F_i = 0$ para cada $i$ donde $F_i$ es la componente auxiliar del supercampo quiral $\Phi_i$ . Puede ver que cuando $\xi \neq 0$ , $D=0$ es imposible a menos que $\phi_i \neq 0$ para al menos un valor de $i$ (con $q_i \neq 0$ ). Pero $\phi_i \neq 0$ significa que se rompe la simetría gauge. Por tanto, ¡o la simetría gauge o la supersimetría deben estar rotas!

En realidad, la simetría gauge o la supersimetría, o ambas, pueden romperse en un modelo como este; recomiendo jugar con un ejemplo sencillo: dos campos quirales, $q_1 = e, q_2 = -e$ con término de masa $\int d^2\theta\, m \Phi_1 \Phi_2$ -- y averiguar para qué valores de $m, \xi$ se rompe la supersimetría y/o la simetría gauge.

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