[논문 리뷰] Electromagnetic instability in holographic QCD

Koji Hashimoto, Takashi Oka외 1명|arXiv (Cornell University)|2014. 12. 13.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 22인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 AdS/CFT 대응을 사용하여 헬로그래픽 QCD에서 전자기쌍 생성을 연구하며, 사카이-수기모토 모형과 변형된 사카이-수기모토 모형에서 D8-브레인 행동의 허수부를 통해 진공 붕괴율을 계산한다. 스윙거 효과의 비율은 평행한 자기장에 따라 증가하고 수직인 자기장에 따라 감소하며, 자기장 방향과 QCD 스트링 장력에 따라 달라지는 임계 전기장이 유도된다.

ABSTRACT

Using the AdS/CFT correspondence, we calculate the vacuum decay rate for the Schwinger effect in confining large $N_{c}$ gauge theories. The instability is induced by the quark antiquark pair creation triggered by strong electromagnetic fields. The decay rate is obtained as the imaginary part of the Euler-Heisenberg effective Lagrangian evaluated from the D-brane action with a constant electromagnetic field in holographic QCD models such as the Sakai-Sugimoto model and the deformed Sakai-Sugimoto model. The decay rate is found to increase with the magnetic field parallel to the electric field, while it decreases with the magnetic field perpendicular to the electric field. We discuss generic features of a critical electric field as a function of the magnetic field and the QCD string tension in the Sakai-Sugimoto model.

연구 동기 및 목표

• 큰 Nc, 강하게 결합된, 격리된 QCD에서 헬로그래피를 사용하여 스윙거 효과를 연구하기 위해.
• 헬로그래픽 QCD 모형에서 일정한 전자기장 조건 하에서 쿼크-반쿼크 쌍 생성을 위한 진공 붕괴율을 계산하기 위해.
• 자기장의 존재와 방향이 쌍 생성에 대한 불안정성과 임계 전기장에 어떻게 영향을 주는지 규명하기 위해.
• 에이러-헤이젠베르크 효과적 라그랑지안과 그 허수부를 격리된 헬로그래픽 배경에서 유도하기 위해.
• 초대칭 QCD와 비교하여 격리가 진공이 쌍 생성에 대해 안정화하는 데 기여하는 바를 이해하기 위해.

제안 방법

• 강한 결합된 QCD 진공을 10차원 곡면 시공간에서 D8-브레인 상의 고전적 중력으로 매핑하기 위해 AdS/CFT 대응을 사용한다.
• 일정한 전기장과 자기장을 포함한 D8-브레인의 디랙-본-인펠드(DBI) 행동을 평가한다.
• 효과적 라그랑지안의 허수부를 추출하여 스윙거 메커니즘을 통한 쌍 생성률에 해당한다.
• 적분식의 제곱근이 허수로 변할 조건을 사용하여 불안정성에 대한 임계 전기장을 결정한다.
• 원래의 사카이-수기모토 모형과 변형된 사카이-수기모토 모형 모두에 이 형식을 적용하여, 격리와 케이릴 대칭 붕괴를 포함한다.
• D8-브레인 임bedding의 경계 조건을 통해 QCD 스트링 장력과 자기장 강도에 따라 임계 전기장을 유도한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 격리된 헬로그래픽 QCD에서 자기장의 존재가 스윙거 쌍 생성률에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 자기장의 방향이 전기장에 대해 어떻게 기울어져 있을 때 임계 전기장이 달라지는가?
• RQ3 헬로그래픽 QCD에서의 진공 붕괴율은 초대칭 QCD 모형과 어떻게 다를까?
• RQ4 QCD 스트링 장력은 격리된 상에서 쌍 생성의 임계값을 결정하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 비초대칭, 격리된 헬로그래픽 양자장 이론에서 에이러-헤이젠베르크 라그랑지안을 일관적으로 유도할 수 있는가?

주요 결과

• 자기장이 전기장과 평행할 경우 D8-브레인 행동의 허수가 증가하여 스윙거 쌍 생성률이 증가한다.
• 자기장이 전기장과 수직일 경우 허수가 감소하여 쌍 생성률이 억제된다.
• 임계 전기장은 자기장 강도와 QCD 스트링 장력의 함수로 유도되었으며, 일반적인 형태를 띤다.
• 무질량 쿼크 근사에서 쌍 생성률은 격리된 헬로그래픽 QCD에서 유한한데, 이는 초대칭 QCD에서는 온도가 0일 때 발산하는 것과 대조된다.
• 임계 전기장 조건은 효과적 라그랑지안의 허수 기여가 시작될 때 결정되며, D8-브레인 임bedding 기하학과 연결된다.
• 자기장이 0일 경우 사카이-수기모토 모형에서 알려진 형태로 축소되어 이전 결과와 일관성을 확인한다.