[論文レビュー] Monopole Condensation in SU(2) QCD

Y. M. Cho|ArXiv.org|Jan 23, 2002

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、SU(2) QCDにおけるモノポール凝縮が対称性を動的に破り、双対ミースナー効果を引き起こし、色閉じ込めをもたらすと提案している。ゲージ不変な非アーベルゲージ場の分解とバックグラウンド場手法を用いて、適切な赤外正則化による安定したモノポール凝縮を示す1ループ有効作用を導出し、QCDにおける磁気的閉じ込めが閉じ込めのメカニズムであることを強く支持する場の理論的証拠を提供する。

ABSTRACT

Based on the gauge independent decomposition of the non-Abelian gauge field into the dual potential and the valence potential, we calculate the one loop effective action of SU(2) QCD in an arbitrary constant monopole background, using the background field method. Our result provides a strong evidence for a dynamical symmetry breaking through the monopole condensation, which can induce the dual Meissner effect and establish the confinement of color, in the non-Abelian gauge theory. The result is obtained by separating the topological degrees which describe the non-Abelian monopoles from the dynamical degrees of the gauge potential, and integrating out all the dynamical degrees of QCD.

研究の動機と目的

• 第一原理的場の理論を用いて、モノポール凝縮がQCDにおける色閉じ込めの動的メカニズムであることを確立すること。
• 非アーベルゲージポテンシャルのゲージ不変な分解を用いることで、以前のモノポール凝縮の結果の不安定性を解消すること。
• 適切な赤外正則化がモノポール凝縮を安定化させ、有効作用における物理的に意味のない虚数部を回避することを示すこと。
• モノポール背景の物理的起源と、質量ギャップと動的対称性の破れを生成する役割を明確にすること。
• QCDの有効作用とスキュルム＝ファドデエフ理論を結びつけることにより、トポロジカルな磁気的グルーボソンの存在を示唆すること。

提案手法

• SU(2)ゲージポテンシャルを、制限された（双対の）ポテンシャルとバリエンスポテンシャルに分解し、トポロジカルなモノポール自由度を分離する。
• 一定のモノポール背景下での1ループ有効作用を計算するためにバックグラウンド場手法を適用する。
• 因果性を尊重する赤外正則化スキームを導入し、以前の手法で問題となっていた物理的に意味のない虚数部を排除する。
• すべての動的グルーオン自由度を統合しつつ、モノポールとバリエンス場のゲージ不変な分離を保持する。
• モノポール凝縮による質量ギャップ生成を明示的に示す1ループ有効作用の積分表現を導出する。
• 得られた有効作用をスキュルム＝ファドデエフモデルと結びつけ、トポロジカルなソリトンを含む低エネルギー有効記述が存在することを示唆する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 第一原理的場の理論を用いて、SU(2) QCDにおけるモノポール凝縮が安定でゲージ不変な現象として示せるか？
• RQ2 適切な赤外正則化がモノポール凝縮を安定化させ、有効作用における物理的に意味のない虚数部を回避する役割を果たすか？
• RQ3 非アーベルゲージ場のゲージ不変な分解が、モノポール自由度と動的グルーオン自由度の一貫した分離を可能にするか？
• RQ4 この手法で得られる1ループ有効作用は、閉じ込めに一致する動的対称性の破れと質量ギャップを示すか？
• RQ5 QCDの有効作用とスキュルム＝ファドデエフ理論との関係は何か？そして、磁気的グルーボソンの存在に何を示唆するか？

主な発見

• 任意の定常モノポール背景下での1ループ有効作用は、モノポール凝縮による安定な動的対称性の破れを示す。
• 因果性を尊重する適切な赤外正則化により、以前の手法で問題となっていた物理的に意味のない虚数部が排除され、モノポール凝縮の安定化が達成される。
• 非アーベルゲージ場のゲージ不変な分解は、モノポール凝縮メカニズムの物理的整合性とゲージ不変性を保証するために不可欠である。
• モノポール凝縮メカニズムはスペクトルに質量ギャップを生成し、双対ミースナー効果による閉じ込めの動的起源を提供する。
• ここでの有効作用は自然にスキュルム＝ファドデエフモデルと結びつき、トポロジカルなソリトン（磁気的グルーボソン）が1.4 GeV程度の質量から始まる低エネルギー励起状態として現れる可能性を示唆する。
• この分析は、インスタントンやシータ真空に起因する仮説とは対照的に、モノポール凝縮がQCDにおける閉じ込めの物理的メカニズムであることを強く支持する。