物理学 › 場の量子論 › ゲージ理論と自発的対称性の破れ

ゴールドストーンの定理(古典場の版)

定理 5.1(「ゲージ理論と自発的対称性の破れ」§5) ・ ✓公理まで証明済み

ϕ=(ϕ1,…,ϕN)\phi = (\phi^1,\dots,\phi^N) を実スカラー場の組とし、

L=12∂μϕa∂μϕa−V(ϕ),V∈C2(RN)\mathcal{L} = \frac{1}{2}\partial_\mu\phi^a\partial^\mu\phi^a - V(\phi), \qquad V \in C^2(\mathbb{R}^N)

とする。GG を次元 nn の連結リー群とし、実直交表現 R:G→O(N)R : G \to O(N) によって ϕ↦R(g)ϕ\phi \mapsto R(g)\phi と作用し、すべての g∈Gg \in G、ϕ∈RN\phi \in \mathbb{R}^N について V(R(g)ϕ)=V(ϕ)V(R(g)\phi) = V(\phi) が成り立つとする。リー環の基底 {TA}A=1n\{T^A\}_{A=1}^{n} の表現行列(実反対称 N×NN\times N 行列)も同じ記号で書き、無限小変換を δAϕa=(TA)abϕb\delta_A\phi^a = (T^A)^{ab}\phi^b とする。

v∈RNv \in \mathbb{R}^N を VV の(内点における)極小点とし、H={g∈G:R(g)v=v}H = \{g \in G : R(g)v = v\}、h=dim⁡Hh = \dim H とおく。このとき、質量行列

Mab2≡∂2V∂ϕa∂ϕb∣ϕ=vM^2_{ab} \equiv \left.\frac{\partial^2 V}{\partial\phi^a\partial\phi^b}\right|_{\phi=v}

は実対称かつ半正定値で、その核は span{ TAv  :  A=1,…,n }\mathrm{span}\{\,T^A v \;:\; A = 1,\dots,n\,\} を含み、この部分空間の次元は n−hn - h である。したがって vv のまわりの微小振動の質量スペクトルには、少なくとも n−hn-h 個の質量ゼロのモードが含まれる。

本文で読む(証明と前後の説明)→

閉包の状態

✓ 公理まで証明済み

証明が使う定理を 前提 としてたどると、Rikai の中の証明だけで定義・公理(物理では基本仮定)までつながっています。

印の意味: ✓公理まで証明済み ・ △証明あり(閉包未完)・ ※主張のみ。テーマごとの集計は 閉包の状況。

前提をたどる 証明が使う定理・定義

証明は Rikai の他の定理を参照していません(定義と論理だけで示されています)。

これを使っている定理 証明で参照している 2 件