[論文レビュー] Higgs Mechanism and Symmetry Breaking without Redundant Variables

Dieter Stoll, Michael Thies|ArXiv.org|Apr 12, 1995

Quantum Mechanics and Applications参考文献 4被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、正準Weylゲージ形式を用いて冗長な自由度を排除することで、量子化されたゲージ理論におけるヒッグス機構を再解釈し、ゲージ対称性の破れに依存せずに質量生成と対称性の破れが生じることを示している。非アーベルモデルにおける質量なしのベクトルボソンは、自発的全球対称性の破れの兆候であると特定され、物理的光子がゴールドストーン粒子として再解釈され、QEDとジェルギ・グラッシュ模型のずれ対称性の違いが明確にされる。

ABSTRACT

The Higgs mechanism is reconsidered in the canonical Weyl gauge formulation of quantized gauge theories, using an approach in which redundant degrees of freedom are eliminated. As a consequence, its symmetry aspects appear in a different light. All the established physics consequences of the Higgs mechanism are recovered without invoking gauge symmetry breaking. The occurence of massless vector bosons in non-abelian Higgs models is interpreted as signal of spontaneous breakdown of certain global symmetries. Characteristic differences between the relevant ``displacement symmetries'' of QED and the Georgi Glashow model are exhibited. Implications for the symmetry aspects of the electroweak sector of the standard model and the interpretation of the physical photon as Goldstone boson are pointed out.

研究の動機と目的

• 冗長でない自由度を除去する正準Weylゲージ形式を用いて、ヒッグス機構を再表現すること。
• ゲージ対称性の破れに依存せずに、非アーベルヒッグス模型における対称性の破れの役割を明確にすること。
• 質量なしのベクトルボソンの起源が、自発的全球対称性の破れの兆候であることを特定すること。
• QEDとジェルギ・グラッシュ模型のずれ対称性を分析・比較すること。
• 電磁弱相互作用領域における物理的光子を、ゲージ対称性の破れではなく、自発的全球対称性の破れに起因するゴールドストーン粒子として再解釈すること。

提案手法

• 冗長な自由度を排除するため、正準Weylゲージ形式を採用する。
• 物理的場を導入しないハミルトニアンアプローチを用いて、系を分析する。
• 非アーベルモデルにおける質量なしのベクトルボソンを生成する全球対称性を特定する。
• ゲージ固定の歪みが生じない状況下で、ヒッグスポテンシャルの構造とその真空期待値を分析する。
• それぞれのずれ対称性を通じて、QEDとジェルギ・グラッシュ模型の対称性構造を比較する。
• 物理的光子を、ゲージ対称性の破れではなく、全球対称性の自発的破れに関連するゴールドストーン粒子として再解釈する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 冗長な変数やゲージ対称性の破れに依存せずに、ヒッグス機構をどのように定式化できるか？
• RQ2 非アーベルヒッグス模型において、質量なしのベクトルボソンを生成する全球対称性の役割は何か？
• RQ3 QEDにおけるずれ対称性とジェルギ・グラッシュ模型におけるずれ対称性の違いは何か？
• RQ4 電磁弱相互作用領域における物理的光子をゴールドストーン粒子として理解できるか？
• RQ5 この定式化は、標準模型の電磁弱相互作用領域の対称性構造にどのような意味を持つのか？

主な発見

• ゲージ対称性の破れに言及せずとも、ヒッグス機構およびそのすべての物理的結果が回復される。
• 非アーベルヒッグス模型における質量なしのベクトルボソンは、ゲージ対称性の破れではなく、全球対称性の自発的破れに起因することが示された。
• 電磁弱模型における物理的光子は、全球対称性の自発的破れに関連するゴールドストーン粒子として特定された。
• この論文は、QEDとジェルギ・グラッシュ模型の間で、ずれ対称性構造に明確な違いを示している。
• 正準Weylゲージ形式は、冗長な自由度を効果的に排除しつつ、理論の物理的内容を保持した。
• この分析により、ヒッグス機構がゲージ対称性の破れではなく、全球対称性の破れを通じて再解釈されることで、電磁弱相互作用領域の新たな視点が得られた。