粒子物理标准模型

                     

贡献者: int256

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   符号 $h.c.$ 代表前一项的厄密共轭。

   对 G-W-S 电弱统一模型先进行总结。假设 $U(1)$ 对称性生成的算符是 $\Upsilon$(对应弱超荷是 $Y$),$T^i$ 是(弱)同位旋空间 $SU(2)$ 对称性的生成的算符,经过 Weinberg 转动后有场 $B_\mu$ 与 $W^i_\mu$,则协变导数化为

\begin{equation} D_\mu = \partial_\mu + \mathrm i g_1 \Upsilon B_\mu + \mathrm i g_2 T^i W_\mu^i~. \end{equation}
从而拉氏量(密度)可以写作
\begin{equation} \begin{aligned} \mathcal L_{GWS} =& -\frac{1}{4} B_{\mu\nu} B^{\mu\nu} - \frac{1}{4} W_{\mu\nu}^i W^{i\mu\nu}\\ &+ \sum_{x = e, \mu, \tau} \mathrm i \left(\bar{L}_x \gamma^\mu D_\mu L_x + \bar{R}_x \gamma^\mu D_\mu R_x\right)\\ &+ \sum_{x=1}^3 \mathrm i \left(\bar{L}_{x} \gamma^\mu D_\mu L_x + \bar{R}_{ux} \gamma^\mu D_\mu R_{ux} + \bar{R}_{dx} \gamma^\mu D_\mu R_{dx}\right) \\ &+(D_\mu \phi)^\dagger (D_\mu \phi) - m^2 \phi^\dagger \phi - \lambda (\phi^\dagger \phi)^2 \\ &+ \sum_{x = e, \mu, \tau} g_1 \left(\bar{L}_x \phi R_x + \bar{R}_x \phi^\dagger L_x\right) \\ &- \sum_{(u, d) \to (c, s), (t, b)} \left(g_d \bar{L}_u \phi R_d + g_u \bar{L}_u \phi_C R_u + h.c.\right) ~. \end{aligned} \end{equation}

   其中各个求和代表替换为对应的粒子。在计算路径积分的时候要注意加入 F-P 鬼项。对 G-W-S 模型的拉氏量略作解释: 前两项分别给出自由规范场 $B_\mu$ 和 $W_\mu^i$, 而后第二行给出了轻子场, 第三行给出了夸克场. 接下来第四行给出的是 Higgs 场, 第五行给出 Higgs 场与轻子的耦合, 第六行给出 Higgs 场与夸克的耦合.

   囊括强相互作用,是加入夸克在色空间的 $SU(3)$ 对称性,仅需要推广协变微商为

\begin{equation} D_\mu = \partial_\mu + \mathrm i g_1 \Upsilon B_\mu + \mathrm i g_2 T^1 W_\mu^i + \mathrm i g_3 T^a A^a_\mu ~, \end{equation}
从而用 $g_3$ 考虑夸克与胶子的耦合,并在拉氏量密度中增加自由胶子场
\begin{equation} -\frac14 F_{\mu\nu}^a F^{a\mu\nu} ~. \end{equation}
此处 $F^a$ 是对应味 $a$ 的自由胶子场。

   标准模型基于前提假设:


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