对称性破缺及其在物理中的应用

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对称性破缺是现代物理学中的一个重要的观念,它对量子场论的发展起到了极为关键的作用,并且在物理学的众多研究领域中得到了广泛的应用。本论文主要讨论场论中的对称性自发破缺,并分别研究了两个特定的物理模型中与对称性自发破缺有关的现象,这包括以下两个方面,与非相对论性的标量玻色子耦合的三维量子电动力学(QED3)中的动力学手征对称性破缺(DCSB)以及引力修正对具有对称性自发破缺的Φ4理论的重整化的影响。在第一章,我们对量子场论和对称性破缺做了一个简要的介绍,并引出本论文中关于对称性自发破缺的两个研究工作。在第二章,为了研究场论中对称性自发破缺,我们对必要的背景知识和使用的计算手段做了简单的介绍。在第三章,我们考虑与非相对论性标量玻色子耦合的QED3,用以考察动力学手征对称性破缺及费米子速度重整化对它的影响。首先,我们对QED3、 Dyson-Schwinger(DS)方程的导出以及动力学手征对称性破缺做详细的介绍。然后,我们利用DS方程来研究DCSB和费米子速度重整化对它的影响。我们发现,即使在考虑标量玻色子之后,DCSB仍然会发生,只要玻色型的压缩率参数ξ足够小;并且,费米子速度重整化会促进动力学手征对称性破缺。在第四章,我们研究微扰量子化的Einstein引力与具有对称性自发破缺的Φ4理论耦合的模型。在能量远低于Planck能标时可以把引力处理为有效场论,从而可以考虑对具有对称性自发破缺的Φ4理论重整化的引力修正。我们考察了U(1)和Z2对称性自发破缺后对Higgs部分重整化的最低阶的纯实标量修正和引力修正,并发现纯实标量场的修正能够提供一个自洽的重整化而引力修正导致Higgs部分的重整化不自洽。为了对比,我们还讨论了具有局域的U(1)对称性自发破缺的标量量子电动力学重整化的自洽性问题。在第五章,我们给出总结与展望。
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