非相对论电动力学的对称性与耦合探索

本文探讨了非相对论电动力学的三个核心版本：麦克斯韦方程组的电和磁极限理论，以及伽利略电动力学（GED）。这些理论是相对论物理学在低速或非相对论条件下的简化版本，对于理解经典电磁现象具有重要意义。 电和磁极限理论是麦克斯韦理论在速度远小于光速的情况下得到的两个独立分支，它们分别描述了电磁场在极端条件下的行为。这些理论被耦合到了非相对论的带电物质，如点粒子，展示了在平面空间上，电磁场的对称性显著，包括无限维的伽利略共形代数和U(1)电流代数，允许对时空尺度进行 Lifshitz 缩放对称性的分析。 另一方面，伽利略电动力学（GED）则是在麦克斯韦理论的壳外非相对论极限基础上加入了一个自由标量场，它反映了质量随位置变化的效应。GED的对称性有所降低，但仍保持了无限维的对称结构，尽管在壳内对称性进一步简化。壳外仅保留了伽利略代数加上两个扩张，这使得理论具有更大的灵活性，适应不同尺度下的物理现象。 在与带电复标量的耦合方面，文章详细研究了这些理论如何处理非相对论物质的运动和相互作用，这在理解低速粒子的行为，如电子、离子等，以及在凝聚态物理和纳米技术中的应用中具有实际意义。作者们通过对比和分析这三种理论，揭示了非相对论电动力学中的基本对称原理及其在不同理论框架下的具体表现。 值得注意的是，这项研究发表于《Journal of High Energy Physics》(JHEP)的2016年11月第37期，是开放获取资源，表明其研究成果可供学术界广泛阅读和讨论。作者们——来自瑞典乌普萨拉大学、哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所和布鲁塞尔自由大学的科学家——通过深入研究，不仅深化了我们对非相对论电动力学的理解，也为未来的理论发展提供了宝贵的参考和基础。