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本文首先概述了重整化理论的整体概况,这包括重整化的历史、物理含义、计算方法、以及数学基础,试图给出从散射理论开始直到重整化的现代表述的完整介绍。其中许多地方的论证都是作者自己学习过程中的体会。作者首先从散射理论的潜假设开始,给出了物理质量和渐近态的定义,将散射矩阵用LSZ约化公式表示出来。然后分析了QED中的发散困难,指出这些发散实际上并不直接与S矩阵相关,可以通过重新定义参数而把发散隐藏起来,这正是重整化的物理含义,即重新参数化。这个重新参数化的过程即为最早的相乘重整化方法。由于相乘重整化计算起来并不方便,对于可重整性的严格证明也只限于QED(交缠发散缺乏普遍的处理方法),因此接下来我们介绍了与之等价的抵消项重整化方法。这个方法又等价于BPHZ的R减除手续,而R减除可以得到微绕论任意阶都有限的结果,这样就为重整化奠定了稳固的数学基础。重整化的一个重要结果是重整化群。作者讨论了高能物理中的重整化群方程,指出重整化群在选取重整化减除点时起到的作用,以及对微绕论的改进。最后一节介绍了有效场论,这是高能物理唯象计算中最有力的工具。由于这一章的内容比较多,限于篇幅许多地方没有展开。
在第二章,作者比较详细地分析了目前存在的各个正规化方案,指出各个不同方案的优缺点。这些不同的方法都有其适用场合,因此有必要找到一种正规化方法能够满足场论中各种场合的计算。圈正规化正是在这个背景下提出来的。圈正规化的基本思想是将所有的Feynman积分都转化为不可约囤积分(ILI’s),然后对不可约圈积分进行正规化。由于这种做法不会改变拉氏量,因此可以期望它能够尽可能地保持各种对称性。作者比较详细地介绍了圈正规化的规则以及单圈时的计算方法。然后分析了圈正规化中一些函数的性质,指出当正规子的数目趋近与无穷时,这些正规子会在物理的结果中退耦。圈正规化方法可以看成是Proper Time正规化方法中,对proper-time变量γ的积分选取了某个特定的分布函数。对于圈正规化中可能出现的任意性给出了确定的规则,并分析了积分变量的平移在这个正规化方案下的可行性。对于高圈的情况,作者简单介绍了如何从Feynman积分得到相应的n-fold不可约圈积分,并指出了多圈的时候子图的发散和总体发散是可以因子化的。关于高圈处理的更详细的讨论可以参见[55]。
在第三章中,作者用圈正规化方法研究了非Abel规范场。首先作者分析了非Abel规范对称性的重要性,指出规范对称性是和重整化S矩阵的规范无关性、么正性、以及自发破缺规范理论的可重整性相联系的。因此对于一个正规化作者必须要求它能够保持规范对称性。由于圈正规化方法并不是对拉氏量的修改,因此不方便用泛函方法做出圈正规化保持或破坏规范对称性的非微扰的证明。然而在微扰论上对称性体现为Green函数之间必须满足的Ward恒等式和重整化常数必须满足的Slavnov-Taylor恒等式,因此作者可以通过逐阶验。WWard恒等式或者直接做微扰重整化来验证圈正规化是否保持规范对称性。作者选取胶子自能图的Ward恒等式计算,指出只要一系列的自洽条件被满足,则Ward恒等式就可以成立。而在第二章中已经证明了这些自洽条件在圈正规化中是成立的。另外,作者还用圈正规化计算了非Abel规范场的所有单圈发散图,给出了完整的单圈重整化,计算得到的重整化常数满足Slavnov-Taylor恒等式,并且β函数也与维数正规化一致。由此作者得出结论,圈正规化是可以保持非Abel规范对称性的。
在第四章,作者讨论了圈正规化应用在超对称场论中的可行性。作者选取了几个有代表性的超对称模型,用圈正规化验证这些模型中超对称变换的Ward恒等式是否成立。并完整地做了Wess-Zumino模型的单圈重整化。计算结果显示,所有这些Ward恒等式都是成立的,前提条件是必须在物理的4维空间中做γ代数运算,并且可以安全地平移积分变量,而这些操作在圈正规化里都是合法的。因此作者肯定圈正规化保持了超对称的Ward恒等式。Wess-Zumino模型的单圈重整化的结果也与明显保持超对称的不重整定理的断言一致。由这些可以得出结论:圈正规化能够保持超对称性。在这一章中,由于计算要用到Majorana粒子的Feynman规则,而以前文献中给出的规则都比较麻烦甚至正负号还有任意性,作者给出了Feynman规则的一个简明推导,得到的Feynman规则比原来文献中的规则要简单易用。