本文在路径积分框架下讨论Dyson-Schwinger方程和Ward-Takahashi恒等式,以及其部分应用。
Dyson-Schwinger方程
一般形式
假设作用量为$S=S[\varphi_1(x),\varphi_2(x),\cdots,\varphi_N(x)]$,做微小平移$\varphi_a(x)\rightarrow\varphi_a(x)+\eta_a(x)$,应当有
其中$a_1,a_2,\cdots a_n$可以重复。由于$\eta$可以任取,选定$\eta_a\neq0$,其他均为零,保留一阶项
这意味着
利用$S=\int\mathrm d^4x\ \mathcal L(\varphi,\partial_\mu\varphi)$可得
所以Dyson-Schwinger方程为(1.1)(1.2)
例子:标量场
因此
当$n=0,1,2$时,(1.1)变为
$n=0,2$时左右都为零,显然成立。$n=1$时,按耦合系数展开,应该有
第一项根据$\Delta(x)=\int\frac{-i\mathrm{id}^4k}{(2\pi)^4}\frac{e^{ikx}}{k^2+m^2-i\epsilon}$即可得到。第二项利用$\Delta(0)\equiv0$的重整化方案可证。第三项由以上分析化为
因此也成立。更高阶的不再验证
例子:QED
因此
Ward-Takahashi 恒等式
一般情况
假设存在某个对称操作$\varphi(x)\rightarrow\varphi(x)+\delta\varphi(x)$,对应Nother流$j^\mu(x)=\delta\varphi_a(x)\frac{\partial\mathcal L}{\partial(\partial_\mu\varphi_a(x))}-K^\mu(x)$
(1.1)左乘$\delta\varphi_a(x)$并求和得
QED中的应用
U(1)对称性下
所以
$n=2$时
即为
第一项绘图为
做Fourier变换
因此$k+k_y=k_z$,所以
左式为$(k_2-k_1)_\mu\mathbf S(k_2)\mathbf V^\mu(k_2,k_1)\mathbf S(k_1)$,右式为$ie\left[\mathbf S(k_2)-\mathbf S(k_1)\right]$,所以
若$y=z$,则