[论文解读] Fermion damping rate in a hot medium

Peter A. Henning, R. Sollacher+1 more|ArXiv.org|Sep 12, 1994

Physics of Superconductivity and Magnetism参考文献 1被引用 3

一句话总结

本文计算了在热介质中，与无质量标量、矢量和伪标量玻色子耦合的重费米子的自洽阻尼率。通过福克图的重求和，该方法在不依赖玻色子屏蔽的情况下消除了红外发散，得到了耦合常数的解析结果，但在T=0附近温度上表现出非解析行为。

ABSTRACT

In principle every excitation acquires a finite lifetime in a hot system. This nonzero spectral width is calculated self-consistently for massive fermions coupled to massless scalar, vector and pseudoscalar bosons. It is shown that the self-consistent summation of the corresponding Fock diagram for fermions eliminates all infrared divergences although the bosons are not screened at all. Our solutions for the fermion damping rate are analytical in the coupling constant, but not analytical in the temperature parameter around T=0.

研究动机与目标

• 确定有限温度介质中重费米子的阻尼率。
• 在不假设玻色子屏蔽的条件下，解决费米子自能计算中的红外发散问题。
• 为费米子阻尼提供一种自洽的、非微扰的福克图重求和方法。
• 分析阻尼率在耦合常数和温度下的解析结构，特别是在T=0附近的特性。

提出的方法

• 在有限温度场论中采用福克图的自洽重求和方法。
• 使用实时间形式化计算费米子自能的虚部，该部分与阻尼率相关。
• 考虑在热介质中与无质量标量、矢量和伪标量玻色子的耦合。
• 应用一种非微扰重求和技术，即使在玻色子未被屏蔽的情况下也能消除红外发散。
• 推导出以耦合常数表示的阻尼率的解析表达式。
• 分析温度依赖性，特别是T=0附近的非解析行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 当玻色子未被屏蔽时，费米子阻尼率在热介质中如何行为？
• RQ2 费米子自能中的红外发散是否可通过福克图的自洽重求和被消除？
• RQ3 阻尼率在耦合常数和温度下的解析结构如何，特别是在T=0附近？
• RQ4 不同类型的无质量玻色子（标量、矢量、伪标量）如何对阻尼率产生贡献？
• RQ5 阻尼率是否可在不依赖微扰假设的前提下以闭合解析形式表达？

主要发现

• 自洽重求和福克图成功消除了所有红外发散，即使在玻色子未被屏蔽的情况下也成立。
• 所得阻尼率为耦合常数的解析函数，表明该参数的微扰展开是良好定义的。
• 阻尼率在T=0附近的温度参数处表现出非解析行为，表明在低温下朴素微扰论的失效。
• 该方法对标量、矢量和伪标量玻色子耦合均适用，显示出在不同相互作用类型下的鲁棒性。
• 结果在重求和方法的框架内是精确的，为热场论中费米子宽度提供了自洽的描述。