المضاعف الفائق

في الفيزياء النظرية ، يمثل المضاعف الفائق تمثيلاً لجبر التناظر الفائق ، وربما مع تناظر فائق ممتد .

إذن، الحقل الفائق هو حقل على الفضاء الفائق ، وله قيم في هذا التمثيل. ببساطة، أو عند النظر إلى الفضاء الفائق المسطح، يمكن اعتبار الحقل الفائق دالة على الفضاء الفائق. رسميًا، هو مقطع من حزمة متعددة فائقة مرتبطة به .

من الناحية الظاهراتية، تُستخدم الحقول الفائقة لوصف الجسيمات . ومن سمات نظريات الحقول الفائقة التناظر أن الجسيمات تشكل أزواجًا، تسمى الشركاء الفائقين ، حيث تقترن البوزونات بالفيرميونات .

تُستخدم هذه الحقول المتناظرة الفائقة لبناء نظريات الحقول الكمومية المتناظرة الفائقة ، حيث يتم ترقية الحقول إلى عوامل تشغيل .

تاريخ

تم تقديم مفهوم الحقول الفائقة بواسطة عبد السلام وجيه إيه ستراثدي في مقال نُشر عام 1974. [ 1 ] وقُدّمت عمليات على الحقول الفائقة وتصنيف جزئي بعد بضعة أشهر بواسطة سيرجيو فيرارا وجوليوس ويس وبرونو زومينو . [ 2 ]

التسمية والتصنيف

أكثر المضاعفات الفائقة استخدامًا هي المضاعفات المتجهة، والمضاعفات الكيرالية (فيد=4،شمال=1{\displaystyle d=4,{\mathcal {N}}=1}التناظر الفائق على سبيل المثال)، والمضاعفات الفائقة (فيد=4،شمال=2{\displaystyle d=4,{\mathcal {N}}=2}(على سبيل المثال، التناظر الفائق)، ومضاعفات الموترات، ومضاعفات الجاذبية. أعلى مكون في مضاعف متجهي هو بوزون قياسي ، وأعلى مكون في مضاعف كيرالي أو مضاعف فائق هو سبينور ، وأعلى مكون في مضاعف جاذبية هو جرافيتون . تُعرَّف هذه الأسماء بحيث تبقى ثابتة تحت اختزال الأبعاد ، على الرغم من تغير تنظيم الحقول كتمثيلات لمجموعة لورنتز .

قد يختلف استخدام هذه الأسماء للمجموعات المتعددة المختلفة في الأدبيات. قد يُشار أحيانًا إلى المجموعة المتعددة الكيرالية (التي يكون أعلى مكون لها عبارة عن سبينور) باسم المجموعة المتعددة القياسية ، ود=4،شمال=2{\displaystyle d=4,{\mathcal {N}}=2}يمكن الإشارة أحيانًا إلى SUSY، وهو مضاعف متجهي (يكون أعلى مكون له متجهًا)، باسم المضاعف الكيرالي.

الحقول الفائقة في التناظر الفائق d = 4، N = 1

تتبع الاصطلاحات الواردة في هذا القسم ملاحظات فيغيروا-أو فاريل ( 2001 ) . 

حقل فائق معقد عامΦ(x،θ،θ¯){\displaystyle \Phi (x,\theta ,{\bar {\theta }})}فيد=4،شمال=1{\displaystyle d=4,{\mathcal {N}}=1}يمكن توسيع التناظر الفائق على النحو التالي

Φ(x،θ،θ¯)=ϕ(x)+θχ(x)+θ¯χ¯(x)+θ¯σμθVμ(x)+θ2F(x)+θ¯2F¯(x)+θ¯2θξ(x)+θ2θ¯ξ¯(x)+θ2θ¯2د(x){\displaystyle \Phi (x,\theta ,{\bar {\theta }})=\phi (x)+\theta \chi (x)+{\bar {\theta }}{\bar {\chi }}'(x)+{\bar {\theta }}\sigma ^{\mu }\theta V_{\mu }(x)+\theta ^{2}F(x)+{\bar {\theta }}^{2}{\bar {F}}'(x)+{\bar {\theta }}^{2}\theta \xi (x)+\theta ^{2}{\bar {\theta }}{\bar {\xi }}'(x)+\theta ^{2}{\bar {\theta }}^{2}D(x)}،

أينϕ،χ،χ¯،Vμ،F،F¯،ξ،ξ¯،د{\displaystyle \phi ,\chi ,{\bar {\chi }}',V_{\mu },F,{\bar {F}}',\xi ,{\bar {\xi }}',D}هي حقول معقدة مختلفة. هذا ليس مضاعفًا فائقًا غير قابل للاختزال ، وبالتالي هناك حاجة إلى قيود مختلفة لعزل التمثيلات غير القابلة للاختزال.

مجال فائق كيرالي

الحقل الفائق (المضاد) للكيرالية هو مضاعف فائق لـد=4،شمال=1{\displaystyle d=4,{\mathcal {N}}=1}التناظر الفائق.

في أربعة أبعاد، الحد الأدنىشمال=1{\displaystyle {\mathcal {N}}=1}يمكن كتابة التناظر الفائق باستخدام مفهوم الفضاء الفائق . يحتوي الفضاء الفائق على إحداثيات الزمكان المعتادة.xμ{\displaystyle x^{\mu }}،μ=0،...،3{\displaystyle \mu =0,\ldots ,3}وأربع إحداثيات فرميونية إضافيةθα،θ¯α˙{\displaystyle \theta _{\alpha },{\bar {\theta }}^{\dot {\alpha }}}معα،α˙=1،2{\displaystyle \alpha ,{\dot {\alpha }}=1,2}، يتحول إلى سبينور ثنائي المكونات (ويل) ومرافقه.

فيد=4،شمال=1{\displaystyle d=4,{\mathcal {N}}=1}في التناظر الفائق ، الحقل الفائق الكيرالي هو دالة على الفضاء الفائق الكيرالي . يوجد إسقاط من الفضاء الفائق (الكامل) إلى الفضاء الفائق الكيرالي. لذا، يمكن سحب دالة على الفضاء الفائق الكيرالي إلى الفضاء الفائق الكامل. هذه الدالةΦ(x،θ،θ¯){\displaystyle \Phi (x,\theta ,{\bar {\theta }})}يفي بشرط التغاير المشتركد¯Φ=0{\displaystyle {\overline {D}}\Phi =0}، أيند¯{\displaystyle {\bar {D}}}هي المشتقة المتغيرة، المعطاة برمز الفهرس كما يلي:

د¯α˙=-¯α˙-أناθασαα˙μμ.{\displaystyle {\bar {D}}_{\dot {\alpha }}=-{\bar {\partial}} _ {\dot {\alpha }}-i\theta ^{\alpha }\sigma _{\alpha {\dot {\alpha }}}^{\mu }\partial _{\mu }.}

مجال فائق كيراليΦ(x،θ،θ¯){\displaystyle \Phi (x,\theta ,{\bar {\theta }})}ويمكن توسيعها بعد ذلك على النحو التالي

Φ(y،θ)=ϕ(y)+2θψ(y)+θ2F(y)،{\displaystyle \Phi (y,\theta )=\phi (y)+{\sqrt {2}}\theta \psi (y)+\theta ^{2}F(y),}

أينyμ=xμ+أناθσμθ¯{\displaystyle y^{\mu }=x^{\mu }+i\theta \sigma ^{\mu }{\bar {\theta }}}. المجال الفائق مستقل عن "إحداثيات الدوران المترافقة".θ¯{\displaystyle {\bar {\theta }}}بمعنى أنه يعتمد علىθ¯{\displaystyle {\bar {\theta }}}فقط من خلالyμ{\displaystyle y^{\mu }}يمكن التحقق من ذلكد¯α˙yμ=0.{\displaystyle {\bar {D}} _ {\dot {\alpha }}y^{\mu }=0.}

يُفسَّر هذا التوسع على النحو التالي:ϕ{\displaystyle \phi }هو حقل قياسي معقد،ψ{\displaystyle \psi }هو سبينور فايل. يوجد أيضًا حقل قياسي معقد مساعدF{\displaystyle F}، المسمىF{\displaystyle F}بحسب الاصطلاح: هذا هو الحد F الذي يلعب دورًا مهمًا في بعض النظريات.

ويمكن بعد ذلك التعبير عن المجال بدلالة الإحداثيات الأصلية(x،θ،θ¯){\displaystyle (x,\theta ,{\bar {\theta }})}عن طريق استبدال التعبير بـy{\displaystyle y}:

Φ(x،θ،θ¯)=ϕ(x)+2θψ(x)+θ2F(x)+أناθσμθ¯μϕ(x)-أنا2θ2μψ(x)σμθ¯-14θ2θ¯2ϕ(x).{\displaystyle \Phi (x,\theta ,{\bar {\theta }})=\phi (x)+{\sqrt {2}}\theta \psi (x)+\theta ^{2}F(x)+i\theta \sigma ^{\mu }{\bar {\theta }}\partial _{\mu }\phi (x)-{\frac {i}{\sqrt {2}}}\theta ^{2}\partial _{\mu }\psi (x)\sigma ^{\mu }{\bar {\theta }}-{\frac {1}{4}}\theta ^{2}{\bar {\theta }}^{2}\square \phi (x).}

الحقول الفائقة المضادة للكيرالية

وبالمثل، يوجد أيضًا الفضاء الفائق المضاد للكيرالية ، وهو المرافق المعقد للفضاء الفائق الكيرالي، والحقول الفائقة المضادة للكيرالية .

مجال فائق مضاد للكيراليةΦ{\displaystyle \Phi ^{\dagger }}يرضيدΦ=0،{\displaystyle D\Phi ^{\dagger }=0,}أين

دα=α+أناσαα˙μθ¯α˙μ.{\displaystyle D_{\alpha }=\partial _{\alpha }+i\sigma _{\alpha {\dot {\alpha }}}^{\mu }{\bar {\theta }}^{\dot {\alpha }}\partial _{\mu }.}

يمكن بناء حقل فائق مضاد للكيرالية كمركب مترافق معقد لحقل فائق كيرالي.

تأثيرات الحقول الفائقة الكيرالية

للحصول على فعل يمكن تعريفه من حقل فائق كيرالي واحد، انظر نموذج ويس-زومينو .

حقل متجه فائق

الحقل الفائق المتجهي هو مضاعف فائق لـشمال=1{\displaystyle {\mathcal {N}}=1}التناظر الفائق.

الحقل الفائق المتجهي (المعروف أيضًا باسم الحقل الفائق الحقيقي) هو دالةV(x،θ،θ¯){\displaystyle V(x,\theta ,{\bar {\theta }})}الذي يحقق شرط الواقعV=V{\displaystyle V=V^{\dagger }}يسمح هذا المجال بالتوسع

V=ج+أناθχ-أناθ¯χ¯+أنا2θ2(م+أناشمال)-أنا2θ2¯(م-أناشمال)-θσμθ¯أμ+أناθ2θ¯(λ¯+أنا2σ¯μμχ)-أناθ¯2θ(λ+أنا2σμμχ¯)+12θ2θ¯2(د+12ج).{\displaystyle V=C+i\theta \chi -i{\overline {\theta }}{\overline {\chi }}+{\tfrac {i}{2}}\theta ^{2}(M+iN)-{\tfrac {i}{2}}{\overline {\theta ^{2}}}(M-iN)-\theta \sigma ^{\mu }{\overline {\theta }}A_{\mu }+i\theta ^{2}{\overline {\theta }}\left({\overline {\lambda }}+{\tfrac {i}{2}}{\overline {\sigma }}^{\mu }\partial _{\mu }\chi \right)-i{\overline {\theta }}^{2}\theta \left(\lambda +{\tfrac {i}{2}}\sigma ^{\mu }\partial _{\mu }{\overline {\chi }}\right)+{\tfrac {1}{2}}\theta ^{2}{\overline {\theta }}^{2}\left(D+{\tfrac {1}{2}}\Box C\right).}

الحقول المكونة هي

  • حقلان قياسيان حقيقيانج{\displaystyle C}ود{\displaystyle D}
  • حقل قياسي معقدم+أناشمال{\displaystyle M+iN}
  • حقلان سبينور من نوع فايلχα{\displaystyle \chi _{\alpha }}وλα{\displaystyle \lambda ^{\alpha }}
  • حقل متجه حقيقي ( حقل قياس )أμ{\displaystyle A_{\mu }}

تتم مناقشة خصائص التحويل واستخداماتها بشكل أكبر في نظرية القياس الفائقة التناظر .

باستخدام تحويلات القياس، الحقولج،χ{\displaystyle C,\chi }وم+أناشمال{\displaystyle M+iN}يمكن ضبطها على الصفر. يُعرف هذا باسم مقياس ويس-زومينو . في هذا المقياس، يأخذ التوسع شكلاً أبسط بكثير.

VWZ=θσμθ¯أμ+θ2θ¯λ¯+θ¯2θλ+12θ2θ¯2د.{\displaystyle V_{\text{WZ}}=\theta \sigma ^{\mu }{\bar {\theta }}A_{\mu }+\theta ^{2}{\bar {\theta }}{\bar {\lambda }}+{\bar {\theta }}^{2}\theta \lambda +{\frac {1}{2}}\theta ^{2}{\bar {\theta }}^{2}D.}

ثمλ{\displaystyle \lambda }هو الشريك المتميز لـأμ{\displaystyle A_{\mu }}، بينماد{\displaystyle D}هو حقل قياسي مساعد. ويُطلق عليه اصطلاحًا اسمد{\displaystyle D}، ويُعرف باسم الحد D.

الكميات القياسية

لا يُعدّ العدد القياسي أبدًا المكوّن الأعلى في حقل فائق؛ فظهوره في حقل فائق من عدمه يعتمد على بُعد الزمكان. على سبيل المثال، في نظرية N=1 ذات 10 أبعاد، لا تحتوي المضاعفة المتجهة إلا على متجه واحد وسبينور ماجورانا-ويل ، بينما يكون اختزالها البُعدي على سطح حلقي ذي d بُعد عبارة عن مضاعف متجه يحتوي على d أعداد قياسية حقيقية. وبالمثل، في نظرية ذات 11 بُعدًا، لا يوجد سوى مضاعف فائق واحد ذي عدد محدود من الحقول، وهو مضاعف الجاذبية، ولا يحتوي على أعداد قياسية. ومع ذلك، فإن اختزاله البُعدي على سطح حلقي ذي d بُعد إلى مضاعف جاذبية أقصى يحتوي على أعداد قياسية.

المضاعف الفائق

المضاعف الفائق هو نوع من تمثيل جبر التناظر الفائق الموسع ، وتحديدًا مضاعف المادة لـشمال=2{\displaystyle {\mathcal {N}}=2}التناظر الفائق في 4 أبعاد، يحتوي على عددين قياسيين معقدين A i ، وسبينور ديراك ψ، وعددين قياسيين معقدين مساعدين إضافيين F i .

يأتي اسم "التعدد الفائق" من المصطلح القديم "التناظر الفائق" للتناظر الفائق N = 2 الذي استخدمه فاييت (1976) ؛ وقد تم التخلي عن هذا المصطلح، ولكن لا يزال اسم "التعدد الفائق" مستخدمًا لبعض تمثيلاته.

التناظر الفائق الممتد (N > 1)

يسجل هذا القسم بعض المضاعفات الفائقة غير القابلة للاختزال شائعة الاستخدام في التناظر الفائق الممتد فيد=4{\displaystyle d=4}في هذه الحالة، يتم بناء هذه النماذج باستخدام تمثيل ذي وزن أعلى، بمعنى وجود متجه فراغي يتم إفناؤه بواسطة الشحنات الفائقة.سؤالأ،أ=1،،شمال{\displaystyle Q^{A},A=1,\cdots ,{\mathcal {N}}}. التمثيلات غير القابلة للاختزال لها أبعاد2شمال{\displaystyle 2^{\mathcal {N}}}بالنسبة للمضاعفات الفائقة التي تمثل جسيمات عديمة الكتلة، فإن الحد الأقصى المسموح به، وفقًا للأسس الفيزيائية،شمال{\displaystyle {\mathcal {N}}}يكونشمال=8{\displaystyle {\mathcal {N}}=8}أما بالنسبة لإعادة التطبيع ، فإن الحد الأقصى المسموح بهشمال{\displaystyle {\mathcal {N}}}يكونشمال=4{\displaystyle {\mathcal {N}}=4}[ 3 ]

ن = 2

الشمال=2{\displaystyle {\mathcal {N}}=2}متجه أو متعدد كيراليΨ{\displaystyle \Psi }يحتوي على حقل قياسأμ{\displaystyle A_{\mu }}اثنين من فرميونات فايلλ،ψ{\displaystyle \lambda ,\psi }وكمية قياسيةϕ{\displaystyle \phi }(والتي تتحول أيضًا في التمثيل المرافق لمجموعة القياس ). ويمكن تنظيم هذه أيضًا في زوج منشمال=1{\displaystyle {\mathcal {N}}=1}التوائم المتعددة،شمال=1{\displaystyle {\mathcal {N}}=1}مضاعف متجهيدبليو=(أμ،λ){\displaystyle W=(A_{\mu },\lambda )}ومتعددة كيراليةΦ=(ϕ،ψ){\displaystyle \Phi =(\phi ,\psi )}. يمكن استخدام مثل هذه المجموعة المتعددة لتعريف نظرية سيبرغ-ويتن بإيجاز.

الشمال=2{\displaystyle {\mathcal {N}}=2}تتكون المضاعفة الفائقة أو المضاعفة العددية من اثنين من فرميونات فايل واثنين من الكميات العددية المعقدة، أو اثنينشمال=1{\displaystyle {\mathcal {N}}=1}المضاعفات الكيرالية.

ن = 4

الشمال=4{\displaystyle {\mathcal {N}}=4}تحتوي المضاعفة المتجهة على حقل قياس واحد، وأربعة فرميونات فايل، وستة كميات قياسية، ومترافقات CPT . يظهر هذا في نظرية يانغ-ميلز الفائقة التناظر N = 4 .

انظر أيضاً

مراجع

  1. سلام، عبدوس؛ ستراثدي، ج. (مايو 1994). تحويلات القياس الفائق . المجلد  5. الصفحات 404-409 . Bibcode : 1994spas.book..404S . doi : 10.1142/9789812795915_0047 . ISBN  978-981-02-1662-7تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 أبريل 2023 .{{cite book}}تم |journal=تجاهله ( مساعدة )
  2. فيرارا، سيرجيو؛ ويس، يوليوس؛ زومينو، برونو (1974). "مضاعفات القياس الفائق والحقول الفائقة" . رسائل الفيزياء ب . 51 (3): 239-241 . رمز Bibcode : 1974PhLB...51..239F . doi : 10.1016/0370-2693(74)90283-4 . تاريخ الاسترجاع: 3 أبريل 2023 .
  3. ^ كريبندورف ، سفين. كيفيدو، فرناندو؛ شلوترر ، أوليفر (5 نوفمبر 2010). “محاضرات كامبريدج حول التناظر الفائق والأبعاد الإضافية”. أرخايف : 1011.1491 [ التهاب الكبد الوبائي ].