U(1) 规范

考虑手性超场 ΦlU(1) 规范变换,其中 tl 为对应 U(1) 荷,λ 为旋转角,二者均为实常数,由于常数为手性超场,故 Φl 也为手性超场

Φl=eitlλΦl

对于常数 λ,容易构造以下规范不变Lagrangian,其中 LP.E. 通常称为超势;对于非零 mijgijkU(1) 规范不变性要求 ti+tj=0ti+tj+tk=0

L=LK.E.+LP.E.

LK.E.=ΦlΦl|θθθ¯θ¯

LP.E.=[12mijΦiΦj+13gijkΦiΦjΦk]|θθ+h.c.

λ 依赖于 x,则其应成为手性多重态 Λ 才能保持 Φl 仍为手性超场

Φl=eitlΛΦlD¯α˙Λ=0

Φl=eitlΛΦlDαΛ=0

此时上式Lagrangian动能项不再满足规范不变

ΦlΦl=ΦlΦleitl(ΛΛ)

引进满足如下变换规律的矢量超场,可写出加上 Wα,W¯α˙ 项的完整 U(1) 规范不变Lagrangian

V=V+i(ΛΛ)

L=14(WαWα|θθ+W¯α˙W¯α˙|θ¯θ¯)+ΦletlVΦl|θθθ¯θ¯+[(12mijΦiΦj+13gijkΦiΦjΦk)|θθ+h.c.]

此Lagrangian中项 ΦetVΦ|θθ 看起来不可重整化,但在WZ规范下 V3=0,计算可知此规范下其不含质量维数高于 4 的项

ΦletlVΦl|θθθ¯θ¯=FF+AA+inψ¯σ¯nψ+tvn(12ψ¯σ¯nψ+i2AnAi2nAA)i2t(Aλ¯ψ¯Aλψ)+12(tD12t2vnvn)AA

电动力学的超对称拓展可以通过以下两个手性超场构造

Φ+=eieΛΦ+Φ=eieΛΦ

LQED=14(WW|θθ+W¯W¯|θ¯θ¯)+Φ+eeVΦ+|θθθ¯θ¯+ΦeeVΦ|θθθ¯θ¯+m(Φ+Φ|θθ+Φ+Φ|θ¯θ¯)

LQED 分量形式可知两个Weyl旋量 ψ+,ψ 合成一个有质量Dirac旋量,即电子

LQED=12D214vmnvmniλσnnλ¯+F+F++FF+A+A++AA+i(nψ¯+σ¯nψ++nψ¯σ¯nψ)+evn[12ψ¯+σ¯nψ+12ψ¯σ¯nψ+i2A+nA+i2nA+A+i2AnA+i2nAA]ie2(A+ψ¯+λ¯A+ψ+λ+Aψ¯λ¯+Aψλ)e2D(A+A+AA)14e2vnvn(A+A++AA)+m[A+F+AF+ψ+ψψ¯+ψ¯+A+F+AF+]

非Abelian规范

将超场规范变换推广到非Abelian情况

Φ=eiΛΦΦ=ΦeiΛ

eV=eiΛeVeiΛ

式中 Λ,V 均为矩阵,Ta 为规范群的hermitian生成元

Λij=TijaΛaVij=TijaVa

将生成元作如下归一化,注意结构常数为反对称张量

TrTaTb=kδab

[Ta,Tb]=itabcTc

由Hausdorff公式可计算 V=V+i(ΛΛ)+,记Lie导数 LAB=[A,B]

eAeB=eA+LA/2[B+coth(LA/2)B]+

(LA)nB=[A,[A,[,[A,B]]]]

δV=VV=iLV/2[(Λ+Λ)+coth(LV/2)(ΛΛ)]

同样对超对称场强 Wα 作非Abelian推广,可得其变换规律

Wα=14D¯D¯eVDαeV

Wα=eiΛWαeiΛ

现在包含可重整化标量、旋量和矢量场相互作用的最普遍形式的Lagrangian可写为

L=116kg2Tr(WαWα|θθ+W¯α˙W¯α˙|θ¯θ¯)+ΦeVΦ|θθθ¯θ¯+[(12mijΦiΦj+13gijkΦiΦjΦk)|θθ+h.c.]

还原耦合常数 V2gV 后,规范场动能项的归一化应与分量场的正则归一化相一致