[論文レビュー] Fermion damping rate in a hot medium

Peter A. Henning, R. Sollacher+1 more|ArXiv.org|Sep 12, 1994

Physics of Superconductivity and Magnetism参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、質量のないスカラー、ベクトル、擬スカラー・ボソンと結合する、高温の媒体中における質量のあるフェルミオンの自己無撞着な減衰率を計算する。Fock図の再縮退を用いることで、ボソンのスクリーニングを仮定せずに赤外発散を除去し、結合定数に関しては解析的結果が得られるが、T=0付近では温度に関して非解析的挙動を示す。

ABSTRACT

In principle every excitation acquires a finite lifetime in a hot system. This nonzero spectral width is calculated self-consistently for massive fermions coupled to massless scalar, vector and pseudoscalar bosons. It is shown that the self-consistent summation of the corresponding Fock diagram for fermions eliminates all infrared divergences although the bosons are not screened at all. Our solutions for the fermion damping rate are analytical in the coupling constant, but not analytical in the temperature parameter around T=0.

研究の動機と目的

• 有限温度の媒体中における質量のあるフェルミオンの減衰率を特定すること。
• ボソンのスクリーニングを仮定しないでフェルミオン自己エネルギー計算における赤外発散を解消すること。
• フェルミオン減衰率の自己無撞着的かつ非摂動的Fock図再縮退を提供すること。
• 特にT=0付近における結合定数および温度に関する減衰率の解析的構造を分析すること。

提案手法

• 有限温度場理論におけるFock図の自己無撞着的再縮退を用いる。
• 実時間形式を用いてフェルミオン自己エネルギーの虚部を計算し、減衰率に関連付ける。
• 高温の媒体中における質量のないスカラー、ベクトル、擬スカラー・ボソンとの結合を検討する。
• ボソンがスクリーニングされていなくても赤外発散を除去できる非摂動的再縮退技術を適用する。
• 結合定数に関して減衰率の解析的表現を導出する。
• 特にT=0付近における温度依存性を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ボソンがスクリーニングされていない場合、フェルミオンの減衰率は高温の媒体中でどのように振る舞うか？
• RQ2 Fock図の自己無撞着的再縮退によってフェルミオン自己エネルギーにおける赤外発散を除去できるか？
• RQ3 特にT=0付近において、結合定数および温度に関する減衰率の解析的構造は何か？
• RQ4 スカラー、ベクトル、擬スカラーの異なる種類の質量のないボソンは、減衰率にどのように寄与するか？
• RQ5 摂動的仮定なしに減衰率を閉じた解析的形で表現できるか？

主な発見

• Fock図の自己無撞着的再縮退は、ボソンがスクリーニングされていなくても、すべての赤外発散を効果的に除去する。
• 得られた減衰率は結合定数に関して解析的であるため、このパラメータにおける定義された摂動的展開を示している。
• 減衰率はT=0の周辺で温度パラメータに関して非解析的挙動を示し、低温における素朴な摂動論の破綻を示唆している。
• この手法はスカラー、ベクトル、擬スカラー・ボソンの結合に対して一貫して適用可能であり、さまざまな相互作用タイプにわたる頑健性を示している。
• 再縮退アプローチの枠組み内で結果は正確であり、熱場理論におけるフェルミオン幅の一貫した記述を提供する。