Symmetriefaktor in der ϕ4ϕ4\phi^4 Theorie

Ich habe Probleme beim Versuch zu verstehen, was der Symmetriefaktor eines Feynman-Diagramms wirklich ist. Aus Büchern erfahre ich, dass es sich um einen geometrischen Faktor handelt, den man durch die Anzahl der Möglichkeiten erhält, wie man die inneren Linien des Diagramms so verformen kann, dass es gleich aussieht. Das heißt, so wie ich es verstehe, hat es weder mit der Anzahl der Kontraktionen zu tun, die zu derselben Topologie führen (Wicks Theorem), noch mit der 4 ! Faktor des Lagrange, noch mit dem N ! Faktor aus der Erweiterung der Dyson-Serie und so weiter.

Wenn ich hier jedoch einige Diskussionen sehe, scheinen sie diesen geometrischen Faktor nicht zu berücksichtigen. Ich gebe Ihnen eine Zusammenfassung dieser Diskussion :

Zusammenfassung

Betrachten Sie die Lagrangian des reellen Skalarfeldes gegeben durch

L = 1 2 ( ϕ ) 2 1 2 M 2 ϕ 2 λ 4 ! ϕ 4

Abgesehen von Schneckenbeiträgen trägt das einzige Diagramm dazu bei P 4 P 3 | T ( ϕ ( j ) 4 ϕ ( X ) 4 ) | P 1 P 2 bei einer Schleifenreihenfolge ist der sogenannte Dinosaurier:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Beginnen wir mit den äußeren Beinen auf der linken Seite. Es gibt acht mögliche Stellen, an denen das erste äußere Bein oben links befestigt werden kann: Es kann an einem der vier möglichen befestigt werden ϕ X Felder oder auf eines der vier möglichen ϕ j Felder. Das untere linke Außenbein hat dann nur drei Möglichkeiten, da wenn das erste Bein an dem befestigt ist ϕ X Feld, dieses Bein muss auch an a befestigt werden ϕ X Feld, und ähnlich für ϕ j . Das Anbringen dieser Beine ergibt also einen Faktor von 2 × 4 × 3 .

Jetzt machen wir die Beine rechts. Wenn die Beine auf der linken Seite befestigt sind ϕ X , die Beine auf der rechten Seite müssen angesetzt werden ϕ j , und umgekehrt. Es gibt also nur vier Möglichkeiten für das äußere Bein oben rechts und drei Möglichkeiten für das äußere Bein oben links. Somit ergibt das Anbringen dieser Beine einen Faktor von 4 × 3 .

Zum Schluss befestigen wir die inneren Beine. Das erste Bein hat zwei Befestigungspunkte, das zweite nur einen. So erhalten wir einen Faktor von 2 .

Insgesamt bietet uns die Dyson-Serie eine 1 2 ! , und die Eckpunkte geben uns a 1 4 ! 4 ! , also ist der Symmetriefaktor

2 × 4 × 3 × 4 × 3 × 2 2 ! 4 ! 4 ! = 1 2

Ende der Zusammenfassung

Was Jahan Claes hier tut, ist das zu berücksichtigen 1 ( 4 ! ) 2 Faktor aus den beiden Eckpunkten; Die 1 2 ! Faktor aus der Dyson-Erweiterung des Exponentials, der sich mit dem aufhebt 2 ! aus der Vertauschung der Rollen der beiden Eckpunkte; Die 4 × 3 × 4 × 3 von den Kontraktionen der äußeren Beine mit den Feldern; und ein zusätzliches 2 aus den Kontraktionen der inneren Felder.

Sollten wir dies auch durch 2 teilen, um die Permutation der internen Linien zu berücksichtigen, die zu demselben Diagramm führen?

Wenn das der Fall ist, warum müssen wir dann eines dieser wiederholten Diagramme verwerfen? Würde es nicht bedeuten, dass diese Art von Diagrammen einfach mehr beiträgt als andere Diagramme, die diesen geometrischen Faktor nicht haben?

Antworten (1)

Ich habe Probleme zu verstehen, was der Symmetriefaktor eines Feynman-Diagramms wirklich ist. [...] Ich verstehe, dass es weder mit der Anzahl der Kontraktionen zu tun hat, die zu derselben Topologie führen (Wicks Theorem), noch mit der 4 ! Faktor des Lagrange, noch mit dem N ! Faktor aus der Erweiterung der Dyson-Serie.

Dies scheint eine ziemlich tiefe Verwirrung darüber zu sein, was ein Symmetriefaktor ist. Wir setzen keine Symmetriefaktoren ein, nur weil wir Lust dazu haben; sie entstehen natürlich und automatisch. Zusammenfassen:

  • Bei der Durchführung der Störungstheorie zu N th bestellen mit ϕ 4 Scheitelpunkten erhalten wir einen Faktor von 1 / N ! aus der Dyson-Serie und einem Faktor von 1 / 4 ! von jedem Scheitelpunkt aufgrund des Koeffizienten in der Lagrange-Funktion.
  • Diese Faktoren bedeuten, dass jede Wick-Kontraktion mit einem Faktor von einhergeht 1 / N .
  • Es gibt mehrere Wick-Kontraktionen, die zu genau demselben Feynman-Diagramm führen; sagen, es gibt M . Dann kommt das Feynman-Diagramm, das Beiträge von allen Wick-Kontraktionen zählt, die dazu führen, mit einem Faktor von M / N .
  • Die Faktoren in N werden herkömmlich so gewählt, dass meistens M = N und die Feynman-Diagramme enthalten keine Faktoren. Wenn das Feynman-Diagramm jedoch symmetrisch ist, könnten zwei angeblich unterschiedliche Wick-Kontraktionen, die das Feynman-Diagramm erzeugen, tatsächlich genau dieselbe Wick -Kontraktion sein. Somit M wird kleiner sein als N , So M / N ist weniger als 1 .
  • Allgemein, M / N = 1 / S , Wo S ist eine ganze Zahl, die als Symmetriefaktor bezeichnet wird. Aber das kannst du dann beweisen S ist die Größe der Symmetriegruppe des Feynman-Diagramms. Also, wenn Sie berechnen können S , können Sie die obigen Schritte überspringen.

In seiner Antwort hat Jahan Claes dieses Verfahren explizit durchlaufen, um zu zeigen, dass das von Ihnen gezeichnete Feynman-Diagramm einen Faktor von enthält 1 / 2 . Sie könnten diesen Faktor auch erhalten, indem Sie das notieren S = 2 . Aber du multiplizierst nicht mit 1 / 2 zweimal , weil sie genau dasselbe zählen.

Alles klar jetzt. Ich glaube, ich war verwirrt von einer nicht sehr glücklichen Art, dies von Peskin auszudrücken. Danke schön!
Wie beweist man das S ist die Größe der Symmetriegruppe des Feynman-Diagramms?
Was meinst du mit "Symmetriegruppe"? Drehungen, Spiegelungen usw.?