[논문 리뷰] Effective Mass Generation of Off-diagonal Gluons as the Origin of Infrared Abelian Dominance in the Maximally Abelian Gauge in QCD

K. Amemiya, Hideo Suganuma|arXiv (Cornell University)|1998. 11. 28.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 SU(2) 격자 QCD의 최대 아벨(MA) 게이지에서 적외선 영역의 아벨 성분 지배 현상의 기원으로 비대칭 글루온의 효과적 질량 생성을 규명한다. U(1)₃ 랑도 게이지 고정을 통해, 거리 r ≥ 0.2 fm에서 비대칭 글루온이 약 0.94 GeV의 질량을 획득하는 것으로 나타나, 장거리 영역에서 아贝尔 성분 지배가 지배적인 이유를 설명한다.

ABSTRACT

We study the origin of the abelian dominance in the maximally abelian (MA) gauge for the long-distance physics in terms of the interaction range mediated by gluons. In the MA gauge, diagonal gluon components behave as neutral gauge fields like photons, and off-diagonal gluon components behave as charged matter fields on the residual abelian gauge symmetry. We study the gluon propagator in the MA gauge with the U(1)$_3$ Landau gauge fixing using the SU(2) lattice QCD with $ 2.2 \\le \\beta \\le 2.4$ and $12^3 \ imes 24$. We find the abelian dominance for the gluon propagator in the MA gauge in the infrared region. The off-diagonal charged gluon behaves as a massive vector boson with the effective mass $M_{\ m ch} \\simeq 0.94$ GeV in the region of $r \\gsim 0.2$ fm. The origin of the infrared abelian dominance is physically explained as the generation of the charged gluon mass $M_{\ m ch}$ induced by the MA gauge fixing, and the charged-gluon mass generation predicts general abelian dominances for the long-distance physics in QCD in the MA gauge.

연구 동기 및 목표

• 최대 아벨(MA) 게이지에서 QCD의 적외선 영역 아벨 성분 지배 현상의 물리적 기원을 이해하는 것.
• 글루온의 상호작용 범위가 장거리 QCD 물리에서 아벨 성분 지배에 어떻게 기여하는지 조사하는 것.
• MA 게이지 고정 메커니즘이 비대칭 글루온에 대해 효과적 질량을 생성하는지 확인하는 것.
• 비대칭 글루온의 효과적 질량 생성과 적외선 영역에서 아贝尔 성분 지배가 지배적인 동역학 간의 연결 고리를 설정하는 것.

제안 방법

• 12³ × 24 공간-시간 격자에서 β 값이 2.2에서 2.4 사이인 SU(2) 격자 QCD 시뮬레이션 수행.
• 최대 아벨 게이지 구성 요소를 분리하기 위해 U(1)₃ 랑도 게이지 고정 조건 적용.
• MA 게이지에서 글루온 보존함수를 계산하여 대각 및 비대칭 글루온 성분의 장거리 행동 분석.
• 글루온 보존함수의 공간적 의존성을 분석하여 적외선 영역에서 비대칭 글루온의 효과적 질량 추출.
• 관측된 보존함수 행동을 바탕으로 상관 함수의 지수 감쇠를 통해 고전 글루온의 효과적 질량 추론.
• 대각 및 비대칭 글루온의 행동을 비교하여 적외선 근처에서 아벨 성분 지배의 확인.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 QCD의 최대 아벨 게이지에서 적외선 영역 아벨 성분 지배 현상의 기여 물리 메커니즘은 무엇인가?
• RQ2 MA 게이지 고정 조건은 비대칭 글루온에 효과적 질량 생성을 어떻게 이끌어내는가?
• RQ3 비대칭 글루온이 적외선 영역에서 생성하는 효과적 질량의 크기는 얼마인가?
• RQ4 비대칭 글루온의 효과적 질량은 장거리 QCD에서 아贝尔 성분 지배가 지배적인 이유를 설명할 수 있는가?
• RQ5 비대칭 글루온에서 관측된 질량 생성 현상은 장거리에서 QCD의 아벨 성분 지배 현상과 일반적으로 연결될 수 있는가?

주요 결과

• MA 게이지에서 비대칭 글루온은 거리 r ≥ 0.2 fm에서 약 0.94 GeV의 효과적 질량을 획득한다.
• MA 게이지에서의 글루온 보존함수는 적외선 영역에서 아벨 성분 지배를 보이며, 비대칭 성분은 장거리 행동이 억제된다.
• 비대칭 글루온의 효과적 질량 생성은 MA 게이지 고정 조건에 의해 직접적으로 유도된다.
• 비대칭 글루온의 질량 있는 행동은 장거리에서 비아벨 기여의 억제를 설명한다.
• 관측된 효과적 질량은 MA 게이지 프레임워크 내에서 장거리 QCD 물리에서 아벨 성분 지배의 일반적 메커니즘을 지지한다.
• 결과는 MA 게이지 고정이 고전 글루온에 대해 동적 질량 갭을 유도하며, 적외선 영역 아벨 성분 지배와 일관됨을 확인한다.