Polarisationssummen in QCD zur Berechnung von Teilungsfunktionen des Parton-Modells

Bevor ich das eigentliche Problem anspreche, hier eine Prämisse. Im Fall eines Spin 1 massiven Teilchens ist es möglich, dies zu demonstrieren

λ = 0 , ± 1 ϵ λ   μ ϵ λ v = G μ v + Q μ Q v Q 2
für ein masseloses Teilchen wird es sein
λ = ± 1 ϵ λ   μ ϵ λ v = G μ v + Q μ N v + Q v N μ Q N Q μ Q v ( Q N ) 2
Wo N μ = ( 1 , 0 , 0 , 0 ) Und
N ϵ = 0 Q ϵ = 0 Q N = Q 0
Ok, jetzt zu meinem Verständnis in QED aufgrund der Eichinvarianz der Theorie unten U ( 1 ) folgt der Ward-Identität:
Q μ M μ = 0
was impliziert, dass wir für alle praktischen Zwecke alle Terme außer für streichen können G μ v

Mein Problem liegt in der Berechnung eines QCD-Prozesses (alle Teilchen werden als masselos angenommen) G   ( G l u Ö N ) Q   Q ¯ benötigt, um die Teilungsfunktion zu berechnen P Q G (die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein Gluon in ein Quark umwandelt, das einen Bruchteil des Impulses des Gluons trägt), das folgendermaßen parametrisiert wird

K A ( G l u Ö N ) = ( P 0 , 0 , P ) K B ( Q ) = ( z P + P 2 2   z P , P , z P ) K C ( Q ¯ ) = ( ( 1 z ) P + P 2 2   ( 1 z ) P , P , ( 1 z ) P )
so dass
K A = K B + K C
unter der Vorraussetzung, dass
P 0 = P + P 2 2   z ( 1 z ) P
was dem Gluon eine kleine Virtualität verleiht. Bis zu Ö ( P 4 ) Die folgenden Identitäten sind wahr:
(1) K A K B = K A 2 2 K A K C = K A 2 2 K B K C = K A 2 2 K A 2 = P 2 z ( 1 z )
Jetzt geben die Autoren des Artikels an, was zu beachten ist:
λ = ± 1 ϵ λ μ ϵ λ v = G μ v + K A μ N v + K A v N μ Q N K A μ K A v ( K A N ) 2
weil mittelfristig
K A μ N v + K A v N μ Q N
beim Einstecken der Leiterbahn (die sich aus der Summe über Polarisationen ergibt M ( G Q   Q ¯ ) )
T R ( K / C γ μ K / B γ v )
ergibt einen Beitrag ungleich Null.

Ich habe zwei Probleme:

Das erste ist ein konzeptionelles, warum muss ich bei einer QCD-Berechnung alle Polarisationssummenterme im Gegensatz zu QED berücksichtigen? Liegt es daran, dass QCD nicht-abelsch ist? Wenn ja, woher kommt es mathematisch gesehen?

Das zweite Problem ist ein praktisches: das Produkt

K A μ N v + K A v N μ Q N T R ( K / C γ μ K / B γ v ) = 8 P 2 + Ö ( P 4 )
aber wenn ich die Berechnung tatsächlich mache, ergibt es mir null da
T R ( γ a γ μ γ β γ v ) = 4 ( G a μ G β v G a β G μ v + G a v G β μ )
dann haben wir das Produkt:
1 K A N [ T R ( K / C K / A K / B N / ) ] + T R ( K / C N / K / B K / A ) ]
was werden soll
8 K A N [ ( K C K A ) ( K B N ) ( K C K B ) ( K A N ) + ( K B K A ) ( K C N ) ]
aber aus Gl. ( 1 ) wir wissen, dass das wird:
8 K A N ( K A 2 2 ) [ ( K B + K C K A ) N ]
was für die Energieerhaltung Null sein sollte! Was mache ich falsch? Vielen Dank für jede Hilfe.

Antworten (1)

Ok, nach einigen Tagen des Nachdenkens glaube ich, dass ich beide Probleme gelöst habe, also dachte ich, ich antworte einfach mir selbst für zukünftige Referenzen. (verba volant scripta manent)

Zum praktischen Problem: Als ich die Parametrisierung für die vier Impulse der an der Streuung beteiligten Teilchen geschrieben habe, habe ich fälschlicherweise den Impuls des Gluons angenommen K A hätte korrigiert werden müssen, um seine Virtualität zu berücksichtigen. Was mir entgangen ist, war, dass die Virtualität des Gluons bereits in den Quark- und Antiquark-Impulsen kodifiziert war K B Und K C über den Begriff P 2 . Lassen Sie uns schreiben K A = ( P , 0 , 0 , P ) (als ob es real wäre) und die anderen beiden wie in der obigen Frage. Dann haben wir aus der Energieerhaltung und dem Quadrat:

K A 2 = ( K B + K C ) 2 = P 2 2 z ( 1 z ) + Ö ( P 4 )
also seit K A 2 0 Wir sehen, dass wir bereits berücksichtigt haben, dass das Gluon eine kleine Virtualität hat, die aus der Parametrisierung der vier Impulse der Quarks stammt. Es besteht dann keine Notwendigkeit, weiter zu modifizieren K A um seiner Vitalität Rechnung zu tragen. Außerdem hat die Ersetzung, die ich in der Frage vorgenommen habe, die Virtualität des Gluons effektiv aufgehoben! (wie ich es hinzugefügt habe K B Und K C und subtrahiert es hinein K A )

Wenn wir versuchen, die Berechnung durchzuführen von: (die vorherigen Beziehungen der Impulse sind jetzt meistens falsch!)

8 K A N [ ( K C K A ) ( K B N ) ( K C K B ) ( K A N ) + ( K B K A ) ( K C N ) ]

Jetzt wissen wir, dass:

K A N = P K B N = z P + P 2 2 z P K C N = ( 1 z ) P + P 2 2 ( 1 z ) P K A K B = P 2 2 z K A K C = P 2 2 ( 1 z ) K B K C = P 2 + z   P 2 2 ( 1 z ) + ( 1 z )   P 2 2 z
genau das Ergebnis hätte kommen sollen:
8 K A N [ ( K C K A ) ( K B N ) ( K C K B ) ( K A N ) + ( K B K A ) ( K C N ) ] = 8 P 2 + Ö ( P 4 )

Zur konzeptionellen Seite: In der nicht-abelschen Eichtheorie heben sich die nicht-physikalischen Freiheitsgrade des Gluons bei der Berechnung von Streuamplituden wie in der QED nicht auf. Man kann dies so sagen: Es hängt von der Tatsache ab, dass die zugrunde liegenden Eichsymmetrien unterschiedlich sind und dies eine Modifikation der erzeugenden funktionalen und damit der Stationsidentitäten bewirkt. In der Tat gibt es deshalb die Geisterfelder, die genau die Rolle haben, die nicht-physikalischen Freiheitsgrade zu eliminieren.

Um nun die korrekte physikalische Amplitude zu erhalten, sollten wir die Geisterbeiträge zu dem Prozess berücksichtigen. Dies ist nicht sehr praktisch, wenn ein so einfacher Prozess wie eine Amplitude auf Baumebene berechnet wird. Es ist viel einfacher, die nicht physikalischen Freiheitsgrade manuell zu schneiden, indem die vollständige Polarisationssumme nur durch die transversale ersetzt wird.