• Nie Znaleziono Wyników

Podejście geometryczne do (N=1)- supersymetrycznej teorii Yanga-Millsa

15 Sformułowanie teorii z globalną supersymetrią w superprzestrzeni

15.3 Podejście geometryczne do (N=1)- supersymetrycznej teorii Yanga-Millsa

Interesujące alternatywne podejście do supersymetrycznej teorii Y-M zostało otrzymane w wyniku skopiowania standardowych metod budowy teorii Y-M [55].

Wprowadzimy superkoneksje Aπi która przekształca się następująco :

( ∂π + Aπ )’ = e+K ( ∂π + Aπ )e−K (15.43)

gdzie K = Ki Ti , Aπ = Tj Ajπ , przy czym macierze Ti przedstawiają sobą generatory grupy G w dowolnej reprezentacji.

W równości (15.43) oraz w dalszych wzorach pochodna ∂π działa na pola, stojące po prawej, tj. po czynniku e-K Dlatego prawą część można przepisać w postaci :

( e+K ( ∂π + Aπ )e−K + ∂π

gdzie w pierwszej składowej ∂π działa tylko w obszarze nawiasów. Zauważmy, że wielkości ∂π , Aπ i K = Ki Ti ,są antyhermitowskie, a zatem Aπi i Ki są rzeczywiste.

Pochodne kowariantne określamy następująco : Dπ = ∂π + Aπi ( Ti )a

b (15.44)

gdzie teraz Ti – są macierzami działającymi na odpowiednie pola.

W szczególności, jeśli mamy superpole ψa ,które przekształca się w następujący sposób :

ψ’a = ( eK )ab ψb (15.45)

to Dπψ - jest gauge- inwariantnym superpolem.

Natężenie pól supersymetrycznej teorii Y-M określimy następująco : Tak jak w przypadku teorii Y-M mamy tożsamości Bianchi , które wynikają z tożsamości :

[ DM , [ DN , DR }} – [ [ DM , DN }, DR } + ( – 1 )RN [ [ DM , DR }, DN } = 0 (15.48) Na koniec otrzymujemy :

INMR = [ − (−1 )( M + N)R DR FMN + TMNS FSR ] − (−1 )NR ( R → N, N → R , M → M w pierwszej składowej ) −

− (−1 )(N+R)M ( M → N, N → R , R → M w pierwszej składowej ) (15.49) Rozpatrzymy teraz do jakich następstw prowadzi obecność chiralnych superpól w podejściu, dla supersymetrycznej teorii Y-M. Pierwotny warunek chiralności DAϕ = 0 powinien być zmieniony po to, aby pozostał on gauge – inwariantny. Jedyne możliwe uogólnienie ma postać DAϕ = 0. Jednakże taki wiąz prowadzi do zależności :

{ DA, DB }ϕ = FABi Tiϕ = 0 (15.50)

,a zatem ponieważ przy θ = 0 ϕ jest dowolne, jesteśmy zmuszeni wnioskować, że spełnione są równości :

FAB = 0 , FAB = 0 (15.51)

Z tymi ograniczeniami zgodne są wszystkie inne reprezentacje supersymetrii przy obecności pól Y-M. Takie więzy nazywa się często więzami „zachowującymi reprezentacje”. [56, 57]

My będziemy wykorzystywali również pojęcie „więz standardowy” [56, 57]. Rozpatrując natężenie pola :

FAB = + DA AB + DB AA + { AA , AB } + 2i(σn )AB An (15.52) Znajdziemy, że pole An jest dogodniejsze jako koneksja, ponieważ przekształca się ono tak samo jak pierwsze trzy człony w FAB, brane z odwrotnym znakiem. Przyjmując FAB = 0, wyrazimy An przez AA i A B :

An = ¼ i ( + DA AB + DB AA – { AA , AB }) (σn )AB (15.53) Przypomina to przejście od formalizmu pierwszego rzędu do formalizmu drugiego rzędu w OTW.

Reasumując zapiszemy więzy w postaci :

FAB = FAB = FAB = 0 (15.54) W ramach tego podejścia mamy teraz dwa sposoby dalszych obliczeń. Moglibyψmy po prostu rozwiązać więzy (15.54), lub „rozwiązać tożsamości Bianchi”. Na początku wykorzystamy drugi sposób. Chociaż tożsamości Bianchi – są tylko tożsamościami , jednakże my wymagamy spełnienia podanych powyżej więzów, wtedy to tożsamości te stają się nietrywialne i mogą być wykorzystane w celu otrzymania pewnych następstw takich więzów.

Najlepszym podejściem do rozwiązania tożsamości Bianchi będzie ocena w kolejności wzrastania wymiaru wielkości wchodzących do nich. Z definicji natężenia pól Y-M znajdziemy ich wymiar :

[ Fαβ ] = 1 , [ Fnα ] = 3/2 , [ Fmn ] = 2 (15.55) Jedyna nietrywialna tożsamość Bianchi, posiadająca tylko indeksy fermionowe, ma postać :

IABC = 0 = TABn = FnC + TCBn FnA (15.56)

Zauważmy, że :

( FAn )* = − FAn , ( WA )* = + WA (15.60)

ponieważ :

[ ( σm )AB ]* = ( σ

-

m )

AB = ( σm )BA

Zwróćmy uwagę na to, że WA( WA ) – jest niezerowym natężeniem pola o najniższym wymiarze.

Dalej rozpatrzymy tożsamość Bianchi :

IABn = DAFBn + DB FAn = 0 (15.61)

Z której wynika :

DAεBC WC + DB εAC WC = 0 (15.62)

Mnożąc ostatnią tożsamość przez εBC znajdujemy :

DAWC = 0 (15.63)

W rzeczywistości te trzy równania całkowicie określają tożsamości Bianchi, ponieważ symetryzacja FABCC po AC i BC automatycznie daje zerowy wynik.

Tożsamość Bianchi zawierająca IAmn prowadzi do zależności : DAFnm = (i /8) (σn )AC

DmWC – (i/8)(σm )AC

DnWC (15.69)

W której pochodna spinorowa Fmn może być prosto wyrażona poprzez pochodną czasoprzestrzenną WA

Analogiczny wynik można otrzymać dla wielkości zespolonej sprzężonej. W istocie (15.69) jest następstwem zależności (15.69), (15.63) i (15.64) i w tym sensie lepiej byłoby rozwiązać tożsamość Bianchi Iamn = 0.

Pozostała tożsamość Bianchi Inmr = 0 – jest standardową tożsamością tego typu, wyrażającą fakt, że Fnm jest rotacja pola An :

Fmn = + ∂Am – ∂mAn + [ An – Am ] (15.70)

Podsumowując, należy zauważyć, że niezerowe natężenia pola FAn , Fnm i wielkości do nich sprzężone można wyrazić przez jedno superpole WA, pole do niego sprzężone WA oraz ich pochodne spinorowe. Superpole WA spełnia warunki

DBWA = 0 = DB WA (15.71)

DAWA – DA WB = 0 (15.72)

Jak zobaczymy dalej, inne wyniki analizy tożsamości Bianchi, tj. zależności (15.69) i (15.70) są następstwem takich warunków.

Z powyższych wzorów można otrzymać zestaw pól składowych supersymetrycznej teorii Y-M. Niezależne składowe superpola chiralnego WA( WA ) w przestrzeni x przy θ = 0są składowymi wyrażeń :

WA , D(BWA) , − ½ DB WB , D2 WA (15.73)

które oznaczymy odpowiednio jako :

λA , FAB , D , ζA (15.74)

Jednakże warunek (15.72) oznacza, że pole D jest rzeczywiste i :

DC (DB WB ) = - ½ εCB D2 WB = - ½ D2 WC = - DC DB WB = - 2i D^ DCB WB (15.75)

Zatem, przy θ = 0 mamy :

ζC = -4i (D^ )CBλB (15.76)

Dalsze obliczenia pokazują, ze natężenie Fmn spełnia standardową tożsamość Bianchi i dlatego może być przy θ = 0 przedstawiona w postaci (15.70), gdzie Fmn związana jest z natężeniami FAB i FAB poprzez zależności :

FAB = ¼ (σmn )AB Fmn , FAB = ¼ (σmn )ABFmn (15.77) Zatem, ( N=1)-supersymetryczna teoria Y-M zawiera pola λα , Aµ , D.

Ich przekształcenia supersymetrii można znaleźć z pomocą standardowych rozważań korzystając z podanych wcześniej zależności. Przykładowo :

dλB = εA DAWB | θ=0 = DεB + ½ (σmn )AB Fmn εA = DεB + FAB εA (15.78)

Omówimy teraz alternatywne podejście, a dokładniej po prostu rozwiążemy więzy.

To oznacza, że należy rozwiązać równania :

FAB = FAB= 0 (15.79)

W tych wyrażeniach pochodne działają prawostronnie, zatem : { DA, DB } = { e−Ω DA eΩ , e−Ω

Aby uzyskać własności transformacyjne pól AA wymagamy spełnienia równości : eΩ’ = eΩ e−K lub eΩ’

= eΩ

e−K (15.81)

Można znaleźć również przekształcenie pola Ω, przy którym pozostają niezmienne pochodne kowariantne, a dokładniej : eΩ’ = eΛ

Należy oczekiwać pojawienia się takiej dodatkowej inwariantności cechowania za każdym razem, kiedy rozwiązywany jest dowolny więz kowariantny.

Przy infinitezymalnym przekształceniu mamy : δΩ = − K + Λ

(15.83)

Można wykorzystać wielkość rzeczywistą Ki po to, aby poprzez odpowiedni wybór cechowania wykluczyć rzeczywista część Ωi. Można to najłatwiej zrobić, definiując K-inwariantną * rzeczywistą wielkość V z pomocą zależności : eV = eΩ e −Ω

(15.84) Jeśli wybierzemy Ki i cechowanie tak, że przy tym pola Ωi będą rzeczywiste, to V = 2Ω ( Ω = − Ω

).

Odpowiednie Λ przekształcenie pola V ma postać : eV’ = eΛ

-eVe−Λ (15.85)

lub dla przekształcenia infinitezymalnego : δV = ( Λ

-

− Λ ) + O( V, Λ, Λ

) (15.86)

Do tego wyniku można również dojść eliminując z pomocą cechowania część rzeczywistą Ω i dokonując odpowiedniego przekształcenia kompensującego wielkości K dla każdego przekształcenia Λ( Λ− ), po to, aby zachować wybrane cechowanie.

Jeśli pola składowe superpola V oznaczymy jako ( C, ζ, H, K, Aµ , λ , D ), tak jak to uczyniliśmy w rozdziale 11, to można wykorzystać pole chiralne Λ w celu wyeliminowania z pomocą odpowiedniego wyboru cechowania składowych C, ζ, H, K zachowując przy tym gauge –przekształcone pole Aµ. Wybierając do tego cechowanie Wessa-Zumino, należy dokonać odpowiedniego przekształcenia, aby nie naruszyć tego warunku cechowania. Zatem, pozostają nam ponownie pola składowe w x- przestrzeni Aµ , λ, D.

Często okazuje się użytecznym zredefiniować pola chiralne i pochodne kowariantne.

Dla pól antychiralnych spełnione są przekształcenia : ψ = e−Ω

-

ψ

Ważnym jest zauważyć, że zarówno jak w przypadku bazy chiralnej, przekształcenia pochodnych spinorowych nie są unitarne , a zatem nie posiadają własności rzeczywistości. Jednakże te nowe pola, które często okazują się zadane w reprezentacji chiralnej, bywają użyteczne przy obliczeniach lub budowie działania.

Nowe pochodne zgodne są z definicją : D0N= e+Ω

-DN e−Ω

-

(15.90) Natężenie pola chiralnego można określić w następujący sposób :

[ D0N, D0M} = TNMR D0R+ F0NM (15.91) Obliczenia pola W0Az użyciem pojęcia superpola V możemy przeprowadzić w miarę prosto :

{ D0A, D0A} = { DA + A0A+ DA} = TAAn