Compton Scattering Sum Rules for Massive Vector Bosons Diplomarbeit am Institut für Theoretische Kernphysik Johannes-Gutenberg-Universität Mainz vorgelegt von Jan Pieczkowski September 2009 Autor: Jan Pieczkowski Theoretische Kernphysik Institut für Kernphysik Johannes-Gutenberg-Universität Mainz 55128 Mainz E-Mail:
[email protected] Betreuer: Prof. Dr. Marc Vanderhaeghen Dr. Vladimir Pascalutsa Theoretische Kernphysik Theoretische Kernphysik Institut für Kernphysik Institut für Kernphysik Johannes-Gutenberg-Universität Mainz 55128 Mainz 55128 Mainz E-Mail:
[email protected] [email protected] Zweitkorrektor: Apl.-Prof. Dr. Hubert Spiesberger Theoretische Hochenergiephysik Institut für Physik Johannes-Gutenberg-Universität Mainz 55128 Mainz E-Mail:
[email protected] Diese Arbeit wurde mit Hilfe von KOMA-Script und LATEX gesetzt. Contents Introduction vii 1 Physical method 1 1.1 Introduction to Field Theory . .1 1.2 Gauge Theory . .3 1.2.1 Internal Symmetries and Global Transformations . .3 1.2.2 Local Invariance and Gauge Groups . .5 1.2.3 Nonabelian Gauge Theory: Yang-Mills Theory . .5 1.3 S-Matrix Formalism and Dispersion Theory . .6 1.3.1 Causality and Analyticity . .7 1.3.2 Dispersion Relations . .9 2 Lagrangian Description of Charged Massive Vector Bosons 11 2.1 The Proca Field . 12 2.2 Charged Proca Fields . 13 2.3 Construction of an Effective Lagrangian . 14 2.4 Gauge Invariance . 16 2.5 Feynman Rules for LEff ........................... 17 2.6 Electromagnetic Moments and Natural Values . 20 3 Compton Scattering and Sum Rules 23 3.1 Decomposition of the Polarized Amplitude . 24 3.1.1 Spin Algebra for Vector Particles . 24 3.1.2 Decomposition .