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Sandbox Physics
规范理论与 EFT

FR02

规范场与有效理论

能量不够高,也能算出重粒子留下的作用。先分清哪些改动只是换一种写法,再把重场压缩成低能相互作用,最后检查少算的项会怎样影响结论。

从哪里开始

第一章从复数箭头开始,第二、三章走向场、协变导数与 Higgs 机理,第四至六章沿着同一个重媒介模型完成匹配、拟合和已发表基准复算。异常一章是独立分支,另列先修。

共同基础可参考教材计划与场论先修路线,按每章所需能力补读。满足本章先修后即可开始。 教材计划 · FR01

  1. L1 · 1

    换一套相位刻度,粒子会改变运动吗?

    从四个站点上的相位刻度出发,推导链变量与 Wilson 环,分清换一种描述和真正改变磁通。

  2. L2 · 2

    普通导数为什么认不出同一个物理态?

    从一次相位变换推导协变导数,再用电荷守恒理解规范固定与 Ward 恒等式各自解决什么问题。

  3. L2 · 3

    比较规则为什么也会相互作用?

    从不能交换次序的内部旋转推导 Yang–Mills 场强,再用 Abelian Higgs 模型算出矢量粒子的质量。

  4. L3 · 4

    看不见重粒子,怎样算它留下的作用?

    在一个重标量模型中完整推导树级匹配,计算两个展开阶次和精确余项,并找出低能近似的失效范围。

  5. L3 · 5

    换一套算符,约束为什么看起来更紧了?

    同时变换系数、预测和协方差,检查物理不确定度是否不变,并诊断换基底时产生的伪约束。

  6. L4 · 6

    数据越精确,低能理论就越可靠吗?

    用已发表论文中的余项、运行和前向正性基准,检查精密拟合何时被遗漏项带偏,以及哪些条件支持正性结论。

  7. L4 · 7

    能级穿过零点,就证明了量子异常吗?

    复算一维 Wilson 格点费米子的能谱,分清倍增、显式手征破缺、谱流与连续理论的轴异常。

四个可以动手的问题

已有的场模式和分波散射可补充波动模式与散射背景。这里的推导配有独立可读的表格和例题。 场模式 · 分波散射

来源与复算范围

推导、表格和图由本课程编写。下面列出实际核读的位置,并区分原文结果与教学扩展。数值示例属于模型参考或明确标出的合成观测,没有复制实验数据集或原文图。

  1. David Tong, Gauge Theory (2018 lecture notes)

    第 2.1—2.1.3 节(联络与 Wilson 环)、2.7.3 节(Higgs 相)、3.1.1—3.2.2 节(二维异常与 Ward 恒等式)、4.2.1 节(链端点)及 4.3.1—4.3.3 节(格点费米子);印刷页码 26—37、105—108、122—139、207—210、220—228。

  2. Aneesh V. Manohar, Introduction to Effective Field Theories, arXiv:1804.05863v1 (2018)

    第 3.5 与第 4 节(积分掉自由度与幂次计数)、5.5—5.7 节(匹配)、5.10.1 节 PDF 式 (5.51)—(5.60)(QCD 运行与算符混合)、6.2—6.3 节(场重定义)。标量散射算例由本课程推导。已知对数的边界展开用于检查原文运行因子的截断,不计算有限硬匹配。

  3. R. J. Furnstahl, N. Klco, D. R. Phillips and S. Wesolowski, Quantifying truncation errors in effective field theory, arXiv:1506.01343v1; Physical Review C 92, 024005 (2015)

    式 (1)—(2) 定义展开和余项;第 II 节与表 I 交代系数先验;式 (29) 保留多个遗漏项。这里用几何级数检查这些定义,不复现论文的中子—质子计算。

  4. Kazuo Fujikawa, Characteristics of chiral anomaly in view of various applications, Physical Review D 97, 016018 (2018), DOI 10.1103/PhysRevD.97.016018

    第 III A 节式 (45)—(50),PDF 第 10 页,定义 Wilson 调节器与倍增能谱;第 III B 节讨论有限格距的谱流。可调质量与有限反周期环是这里明确标出的扩展。出版方采用 CC BY 4.0 许可,本课程没有复制原图。

  5. A. Adams, N. Arkani-Hamed, S. Dubovsky, A. Nicolis and R. Rattazzi, Causality, Analyticity and an IR Obstruction to UV Completion, arXiv:hep-th/0602178v2; JHEP 10 (2006) 014

    第 4 节,式 (19)—(23),印刷页码 14—16:树级线性 sigma 模型的振幅与前向极点。这里复算式 (20) 在零动量转移时的形式和低能系数。图 5—6 供对照阅读,不复制原图。

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