[논문 리뷰] Quantum Field Theory Without Divergence A

Shihao Chen|ArXiv.org|2002. 03. 23.

Computational Physics and Python Applications참고 문헌 4인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 F-W(불-물) 대칭 추측에 기반한 새로운 양자장론 프레임워크를 제안한다. 이는 이중 라그랑지안 밀도(ℒ_F 및 ℒ_W)와 표준 생성/소멸 연산자 대신 전환 연산자를 사용하는 새로운 양자화 방법을 도입한다. 이 방법은 정규화 없이 수렴하는 파인만 적분을 도출하며, 자연스럽게 진공 에너지를 0으로 설정하고, 기존의 기괴한 질량을 가진 입자를 도입하지 않는 좌우 대칭 전기약력 모델을 제공한다. 이는 우주론적 상수, 암흑물질, 그리고 우주 팽창에 대한 새로운 설명을 제공한다.

ABSTRACT

On the basis a new conjecture, we present a new Lagrangian density and a new quantization method for QED, construct coupling operators and mass operators, derive scattering operators S_{f} and S_{w} which are dependent on each other and supplement new Feynman rules. S_{f} and S_{w} together determine a Fenman integral. Hence all Feynman integrals are convergent and it is unnecessary to introduce regularization and counterterms. That the energy of the vacuum state is equal to zero is naturally obtained. From this we can easily determine the cosmological constant according to data of astronomical observation, and it is possible to correct nonperturbational methods which depend on the energy of the ground state in quantum field theory. On the same basis as the new QED, we obtain naturally a new SU(2)XU(1) electroweak unified model whose L=L_{F}+L_{W} , here L is left-right symmetric. Thus the world is left-right symmetric in principle, but the part observed by us is asymmetric because L_{W} and L_{F} are all asymmetic. This model do not contain any unknown particle with a massive mass. A conjecture that there is repulsion or gravitation between the W-particles and the F-particles is presented. If the new interaction is gravitation, W-matter is the candidate for dark matter. If the new interaction is repulsion, W-matter is the origin of universe expansion.

연구 동기 및 목표

• 기존 양자장론의 다섯 가지 주요 문제를 해결하기 위해: 발산하는 파인만 적분, 우주론적 상수 문제, 전기약력 비대칭성 기원, φ⁴ 이론의 허수성, 암흑물질.
• 정규화와 보정항을 제거하기 위해 유한하고 측정 가능한 양을 가진 자기 일관성 있는 양자장론을 구축함으로써.
• F-W 대칭의 자발적 대칭 깨짐을 통해 관측된 우주의 좌우 비대칭성을 자연스럽게 설명함.
• 기타 알려지지 않은 질량을 가진 입자를 도입하지 않고도 좌우 대칭적인 SU(2)×U(1) 전기약력 모델을 유도함.
• W-입자와 F-입자 간의 새로운 상호작용을 제안하여 암흑물질 또는 우주 팽창을 설명할 수 있는가를 탐구함.

제안 방법

• 새로운 F-W 대칭 추측을 도입: 모든 입자는 F-입자(ℒ_F로 기술됨)와 W-입자(ℒ_W로 기술됨)의 두 상태를 가지며, 이들은 양자화 이전에는 대칭적이지만 독립적이다.
• 표준 생성/소멸 연산자를 F-상태와 W-상태 간의 전이를 매개하는 전환 연산자로 대체함.
• 서로 의존하는 두 개의 산란 연산자 S_f와 S_w를 구성하여, 정규화 없이도 유한한 파인만 적분을 정의함.
• 이중 S_f와 S_w 연산자를 기반으로 새로운 파인만 규칙을 도출하여, 모든 루프 적분이 정규화 없이 수렴하도록 보장함.
• ℒ = ℒ_F + ℒ_W 형태의 새로운 라그랑지안을 제안하며, 이는 좌우 대칭이며, ℒ_F는 좌측(가시물질)을, ℒ_W는 우측(암흑물질)을 각각 기술함.
• S_f와 S_w 상호의존성에서 유도된 결합 및 질량 연산자를 도입하여, 발산하는 기본 매개변수 없이도 일관된 역학을 가능하게 함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 발산하는 파인만 적분이 없는 자기 일관성 있는 양자장론을 구성할 수 있는가? 정규화와 보정항이 필요 없는가?
• RQ2 어떻게 정규화된 진공 에너지를 도입하지 않고도 양자장론에서 우주론적 상수를 자연스럽게 0으로 유도할 수 있는가?
• RQ3 기본 이론이 대칭임에도 불구하고 관측된 전기약력 상호작용의 좌우 비대칭성 기원은 무엇인가?
• RQ4 암흑물질이 표준모델의 대칭적 확장에서 유래하는 새로운 종류의 입자들(W-물질)로 설명될 수 있는가?
• RQ5 F-입자와 W-입자 간의 새로운 상호작용(흡인 또는 반발)이 우주 팽창 또는 암흑물질을 설명하는 메커니즘을 제공하는가?

주요 결과

• 제안된 이론에서 모든 파인만 적분은 S_f와 S_w가 상호의존함으로써 수렴하며, 정규화나 보정항이 필요 없음.
• 라그랑지안과 전환 연산자의 대칭적 구조로 인해 F-입자와 W-입자의 기여가 상쇄되어 진공 에너지가 자연스럽게 0이 됨.
• ℒ = ℒ_F + ℒ_W 형태의 좌우 대칭적인 SU(2)×U(1) 전기약력 이론을 도출하며, 관측된 비대칭성은 F-W 대칭의 자발적 깨짐에서 기인함.
• 기존 표준모델 스펙트럼을 초월한 새로운 질량을 가진 입자가 필요 없으며, 이는 φ⁴ 이론의 허수성 문제를 해결하고 기괴한 입자 과잉을 방지함.
• W-입자와 F-입자 간의 새로운 상호작용을 추측: 만약 흡인적이라면 W-물질이 암흑물질 후보가 될 수 있고, 만약 반발적이라면 우주 팽창을 주도할 수 있음.
• 우주론적 상수는 관측 데이터로부터 직접 계산 가능함. 진공 에너지가 구성상 0이므로, 우주론적 상수 문제에 자연스러운 해결책을 제공함.