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¿Cómo realizar la rotación de la mecha en el Lagrangiano de una teoría Gauge (como QCD)?

Estoy estudiando Lattice QCD y se quedó atascado en la comprensión del proceso de pasar de una Minkwoski espacio-tiempo, a un espacio Euclídeo de tiempo. Mi procedimiento es el siguiente:

He considerado que la Mecha de la rotación en quantum mechanincs $x_0 \to -i x_4$. A partir de esto, pensé que sería razonable suponer que el potencial vector, la Mecha de la rotación serían $A_0 \to -i A_4$, ya que el $A_\mu$ es un cuatro-vector como $x_\mu$. Esto implica $F_{0 i}F^{0 i} \to -F_{4 i}F_{4 i}$, y suponiendo una métrica $g^{\mu \nu} = \;\mbox{diag}(1,-1,-1,-1)$, esto se traduce en $F_{\mu \nu}F^{\mu \nu} \to -F_{\mu \nu}F_{\mu \nu}$. Ahora, teniendo en cuenta que el $d^4x = dt\, d^3x \to -i d\tau\, d^3x$ la acción debe transformar como

\begin{equation} i S = -\frac{i}{2}\int d^4x \;\mbox{Tr}(F_{\mu \nu}F^{\mu \nu}) \to \frac{1}{2}\int d^4x \;\mbox{Tr}(F_{\mu \nu}F_{\mu \nu}) = S_E\,, \end{equation} donde $S_E$ es la distancia Euclídea de acción, que es un número positivo. Por eso, $iS \to S_E$ en lugar de la esperada $iS \to -S_E$. Obviamente estoy haciendo algo mal. Sospecho que podría ser en la transformación de la $d^4x$, pero no veo por qué sería incorrecto. Una cosa que he notado es que si puedo utilizar la métrica $g^{\mu \nu} = \;\mbox{diag}(-1,1,1,1)$, luego me sale la señal adecuada. Pero esto está cambiando la métrica en el medio del cálculo, lo que sería un error, sin compensar con una adecuada menos de la señal y, a continuación, el problema persistiría.

Tengo problemas con el Fermionic sector. Yo consideraba $\partial_0 \to -i\partial_4$ tras la transformación de $x_0$. También, He visto en los libros (Gattringer, Rothe) que era necesario que el$\gamma^0 \to \gamma_4$$\gamma^i \to i \gamma_i$, por lo que la definición de la $\gamma$ matrices podrían cambiar de $\{\gamma^\mu,\gamma^\nu\} = 2 g^{\mu \nu} \to \{\gamma_\mu, \gamma_\nu\} = 2 \delta_{\mu \nu}$. Es seens razonable. El problema es que la transformación en la acción se convierte en

\begin{equation} iS = i\int d^4x \; \bar{\psi}(i\gamma^\mu \partial_\mu + g_0 \gamma^\mu A_\mu - m)\psi \to \int d^4x \;\bar{\psi}(\gamma_\mu \partial_\mu - i g_0 \gamma_\mu A_\mu - m)\,, \end{equation}

que no es el Eucliden acción. He intentado utilizar $A_0 \to i A_4$ en la esperanza de que yo podría haber hecho algún error en la lógica anterior, pero no hubo suerte. Entonces, ¿cuál es la receta para realizar la Mecha de la rotación? Cómo averiguar qué transformaciones que debo realizar en una mecha de rotación? Recomendaciones de documentos y libros son bienvenidos. Gracias por la ayuda.

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Stefano Puntos 763

I) Bosonic parte: Cuando nos Mecha-rotar, es más natural utilizar la convención de signos $$\tag{1} \eta_{\mu\nu}~=~{\rm diag}(-1,+1,+1,+1)$$

para el Minkowski (M) sistema métrico, y

$$\tag{2} \delta_{\mu\nu}~=~{\rm diag}(+1,+1,+1,+1)$$

para la distancia Euclídea (E) de la métrica. Aquí vamos a usar griego índices de $\mu,\nu=0,1,2,3$, para denotar el espacio-tiempo de los índices, y Romano índices de $j,k=1,2,3$, para los índices espaciales. Las convenciones estándar para la Mecha de la rotación son

$$\tag{3} -S_E~=~iS_M, \qquad t_E~=~it_M, \qquad {\cal L}_E~=~-{\cal L}_M. $$

Déjenos aquí sólo considerar QED (abelian teoría de gauge), y dejar que el lector generalizar a QCD (nonabelian teoría de gauge). El cero-componente del indicador variables (con índices de abajo) es un co-vector/una-forma y debe transformar, como un derivado de la

$$\tag{4} \frac{\partial}{\partial t_M}~=~i \frac{\partial}{\partial t_E}$$

bajo la Mecha de la rotación. Esto implica

$$\tag{5} -A^0_M~=~A^M_0~=~iA^E_0~=~iA^0_E, \qquad F^M_{0j}~=~iF^E_{0j},$$

Por lo tanto, el Lagrangiano de Maxwell densidad se transforma a medida

$$\tag{6} {\cal L}_M~=~-\frac{1}{4}F^M_{\mu\nu}F_M^{\mu\nu}~=~\frac{1}{2}F^M_{0j}F^M_{0j}-\frac{1}{4}F_{jk}F_{jk}, $$

$$\tag{7} \qquad {\cal L}_M~=~{\cal T}_M-{\cal V},\qquad {\cal T}_M~=~\frac{1}{2}F^M_{0j}F^M_{0j}, \qquad {\cal V}~=~\frac{1}{4}F_{jk}F_{jk};$$

y

$$\tag{8} {\cal L}_E~=~\frac{1}{4}F^E_{\mu\nu}F_E^{\mu\nu}~=~\frac{1}{2}F^E_{0j}F^E_{0j}+\frac{1}{4}F_{jk}F_{jk},$$

$$\tag{9} \qquad {\cal L}_E~=~{\cal T}_E+{\cal V},\qquad {\cal T}_E~=~\frac{1}{2}F^E_{0j}F^E_{0j}, \qquad {\cal V}~=~\frac{1}{4}F_{jk}F_{jk},$$

lo cual es consistente con la última igualdad de eq. (3).

II) Fermionic parte: la Mecha de la rotación de spinor campos es bien conocido como un no-problema trivial, cf. por ejemplo, Ref. 1.

Referencias:

  1. P. van Nieuwenhuizen y R. Waldron, Una continua rotación de Wick para spinor campos y la supersimetría en el espacio Euclidiano, arXiv:hep-th/9611043.

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