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Relación entre la anomalía de la traza y el tensor de energía-momento fuera de la envoltura

Digamos que tenemos una teoría QED sin masa con un Lagrangiano

\begin{equation} L=i\bar{\psi}\not{D}\psi-\frac{1}{4}F_{\mu\nu}F^{\mu\nu} \end{equation}

El tensor energía-momento simétrico es

\begin{equation} \Theta^{\mu\nu}=\frac{1}{2}\bar{\psi}\Big\{\gamma^\mu D^\nu+\gamma^\nu D^\mu\Big\}\psi-\eta^{\mu\nu}i\bar{\psi}\not{D}\psi-F^{\mu\lambda}F^\nu_{\ \lambda}+\frac{1}{4}\eta^{\mu \nu}F^{\sigma\lambda}F_{\sigma\lambda} \end{equation}

La traza de este operador es

\begin{equation} \Theta^\mu_{\ \mu}=\big(1-d\big)i\bar{\psi}\not{D}\psi+\big(\frac{d}{4}-1\big)F^{\sigma\lambda}F_{\sigma\lambda} \end{equation}

La parte fermiónica es cero si utilizamos la ecuación de Dirac, que puede expresarse como "El tensor energía-momento no tiene traza on-shell ". Por otro lado, si estamos trabajando en un $d=4$ espaciotiempo, la parte del fotón no tiene traza inmediata.

La última ecuación funciona si $\Theta^\mu _{\ \mu}$ es también un operador cuántico, ya que las ecuaciones de movimiento funcionan también para los operadores. Mi pregunta es: ¿Cómo es la inserción de la integral de trayectoria $\langle\Theta^\mu_{\ \mu}\rangle$ no inmediatamente cero?

Mi respuesta preliminar es que cuando se calcula realmente que el uso de

\begin{equation} \langle\Theta^\mu_{\ \mu}\rangle=\int\mathcal{D}\psi\mathcal{D}A_\mu\Theta^\mu_{\ \mu}e^{-S_E} \end{equation}

el operador dentro de la integral de trayectoria no es on-shell, lo que significa que no es cero. Sin embargo, si estuviéramos trabajando sólo con el campo de fotones en $d=4$ entonces no hay manera $\langle\Theta^\mu_{\ \mu}\rangle$ no es cero.

¿Es correcto mi razonamiento?

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Chuck Wolber Puntos 39

Después de leer un poco, la respuesta parece ser la siguiente. Aunque todos los libros escriben la anomalía de la traza en términos de $\Theta^\mu_\mu$ ou $\langle \Theta^\mu_\mu \rangle$ no se refieren a ninguna de las dos cosas. Lo que quieren decir es

\begin{equation} \langle A_\rho | \Theta^\mu_\mu | A_\sigma \rangle \end{equation}

que es el valor de expectativa de una inserción del operador traza $\Theta^\mu_\mu$ en presencia de un campo de fondo $A_\rho$ . Esto básicamente explica el uso del operador de traza como una inserción en el propagador de fotones. Como dije en la pregunta, dado que el propagador puede tener correcciones de bucle, la inserción de la traza no necesita ser on-shell y por tanto la parte fermiónica puede contribuir. Es más, si tienes una divergencia en el propagador necesitarás regularizar esa integral. Si los esquemas de regularización juegan con el número de dimensiones (Regularización Dimensional) o rompen la simetría que hizo la traza cero en primer lugar (Regularización de Corte) entonces incluso el término fotónico puede contribuir a la inserción.

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