Artigo | Field redefinition invariant Lagrange multiplier formalism with gauge symmetries

Dos autores D.G.C. McKeon, F.T. Brandt, S. Martins-Filho
Em The European Physical Journal C, vol. 84, art. 399 (2024).
Com informações do pesquisador Sergio M. Filho.
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O modelo padrão da física de partículas é amplamente celebrado por sua precisão em descrever as interações fortes, fracas e eletromagnéticas, fundamentando-se em teorias quânticas de campos com invariância de calibre, conhecidas como teorias de Yang-Mills. Contudo, sua incompletude é aparente pela falta de uma descrição para a interação gravitacional, visto que a gravitação não pode ser renormalizada da mesma forma que o modelo padrão. 

Uma abordagem alternativa interessante para a quantização em teoria de campos é restringir os campos físicos para que satisfaçam suas equações de movimento clássicas. Para isso, introduzimos novos campos que, no nível clássico, atuam como multiplicadores de Lagrange (utilizados para impor vínculos). Pode-se demonstrar que as correções quânticas para as correlações do campo físico, que normalmente formam uma série infinita, aqui, possuem apenas um único termo. Dessa forma, obtemos uma teoria quântica renormalizável, permitindo conciliar a gravitação com o modelo padrão.

Por outro lado, a correção quântica obtida nesse formalismo é o dobro da usualmente obtida. Isso se deve às contribuições não físicas dos multiplicadores de Lagrange. Em um artigo anterior [Annals of Physics 453, 169323 (2023)], mostramos que é possível eliminar essas contribuições introduzindo campos fantasmas (campos não físicos que não representam partículas), mantendo a renormalizabilidade da teoria. 

Neste artigo, em colaboração com o Prof. D. G. C. McKeon (Department of Mathematics, The University of Western Ontario, Canada), generalizamos nossos resultados para as teorias de calibre, essenciais para a descrição das interações fundamentais, incluindo a gravitação. Demonstramos em detalhes como o formalismo é aplicado às teorias de Yang-Mills. O mesmo procedimento pode ser aplicado de forma análoga à gravitação. Uma aplicação interessante é considerar generalizações da teoria gravitacional, como a teoria de Einstein-Cartan, que permite explorar fenômenos como a torção do espaço-tempo, podendo ter implicações significativas em escalas cosmológicas.

 

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