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限制量子引力中的单圈辐射效应:证明四维广义相对论为有效场论及其与标准模型的一致统一

高能物理 - 理论 2025-09-09 v4

摘要

在Brandt, Frenkel和McKeon(2020)的论文《On restricting to one-loop order the radiative effects in quantum gravity》中,拉格朗日乘子(LM)场被引入爱因斯坦-希尔伯特作用量,移除了所有多圈引力子图,并将量子引力修正限制在单圈。由此产生的单圈有效作用量包含一个正比于 {ln(μ/Λ)\ln(\mu/\Lambda)} 的项,他们建议这可以通过实验确定,暗示了对量子引力效应的直接测量。然而,我们证明 {μ\mu} 和 {Λ\Lambda} 源自所选择的重整化方案,而非来自物理可观测量,这意味着 {ln(μ/Λ)\ln(\mu/\Lambda)} 标志着该"LM重整化方案"中的一个有限紫外截断。尽管牛顿常数保持不变(GNG_N 不跑动),由此产生的对数依赖性编码了四维广义相对论(GR)的有限有效范围,从而明确证明4D GR在截断能量以下表现为有效场论(EFT)。利用Appelquist-Carazzone解耦定理,我们在数学上证明了该框架具有定义良好的低能极限。然后我们说明了这个截断且重整化的引力部分如何可以与标准模型(SM)一致地统一起来,得到一个有限且重整化的EFT,涵盖从引力到粒子物理的整个范围,能量上限为 {Λgrav\Lambda_{\text{grav}}}。因此,我们将这种统一称为USMEG-EFT(具有涌现引力的统一标准模型-EFT)框架。我们的工作代表了理论物理学的突破,首次通过完全可重整化的EFT框架成功实现了引力与标准模型的统一。

关键词

引用

@article{arxiv.2503.09796,
  title  = {Restricting One-Loop radiative effects in quantum gravity: Demonstrating 4D GR as an EFT and its consistent unification with the Standard Model},
  author = {Farrukh A. Chishtie},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.09796},
  year   = {2025}
}

备注

16 pages, LaTeX, further proofs and references added, accepted at Canadian Journal of Physics