[논문 리뷰] SU(3) gauge invariant lattice QCD exploration of the dual superconductor picture in flux tube fusion, in the dual gluon mass, and in the dual Ginzburg-Landau parameters

Nuno Cardoso, Marco Cardoso외 1명|arXiv (Cornell University)|2010. 04. 01.

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 쿼 ench된 SU(3) QCD에서 효과적 이중 글루온 질량을 게이지 불변인 격자 QCD로 처음으로 결정하였으며, 복합 전기장의 지수 감쇠를 피팅하여 $0.905 \pm 0.163\ \text{GeV}$의 값을 얻었다. 고정된 침투 길이를 가진 이중 기니츠부르크-랜다우 모델을 사용하여, Ginzburg-Landau 파라미터 $\kappa > 1/\sqrt{2}$를 추정하였으며, 이는 유형 II 초전도체 거동을 나타내며, 억류의 이중 초전도체 그림과 일치한다.

ABSTRACT

The colour fields, created by a static gluon-quark-antiquark system, are computed in quenched SU(3) lattice QCD, in a $24^3 imes 48$ lattice at $β=6.2$ and $a=0.07261(85)\,fm$. We compute the hybrid Wilson Loop including the cases when the gluon and the antiquark are superposed, i. e., the quark-antiquark case and when the quark and antiquark are superposed, i. e., the gluon-gluon case. The Casimir scaling is investigated, in the two gluon glueball case the Casimir scaling is consistent with the formation of an adjoint string. Measuring the decay of the tail in the mid section of the flux tube for the two gluon glueball and for the quark-antiquark meson, we determine the penetration length and present a gauge invariant effective dual gluon mass of $0.905\pm0.163\, ext{GeV}$. We also try to determine the coherence length comparing our results with the dual Ginzburg-Landau approach. With the penetration length and the possible coherence length we determine a putative Ginzburg-Landau dimensionless parameter, which is possibly consistent with a type II superconductor picture. These results are obtained at fixed quark-antiquark distance of 0.58 fm.

연구 동기 및 목표

• 게이지 불변 관측량을 사용하여 SU(3) 격자 QCD에서 쿼크 억류의 이중 초전도체 그림을 조사한다.
• 플럭스 튜브 내 복합 전기장의 지수 감쇠에서 효과적 이중 글루온 질량을 추출한다.
• Ginzburg-Landau 파라미터(침투 길이 $\lambda$, 응집 길이 $\xi$)를 결정하고 QCD 진공이 유형 I 또는 유형 II 초전도체로 행동하는지 평가한다.
• 카지미르 스케일링과 글루온-글루온 및 쿼크-반쿼크 시스템에서의 인접 표현 스트링 형성을 테스트한다.
• 일반적인 플럭스 양자화가 없는 상황에서도 SU(3) QCD에서 이중 기니츠부르크-랜다우 접근법의 타당성을 탐색한다.

제안 방법

• 쿼런치드 SU(3) 게이지 장을 사용하여 $\beta = 6.2$ 및 $a = 0.07261(85)\ \text{fm}$에서 $24^3 \times 48$ 격자에서의 격자 QCD 시뮬레이션.
• 쿼크-반쿼크 및 글루온-글루온 시스템의 하이브리드 윌슨 루프 계산을 통해 복합 전기장 및 복합 자기장 프로파일을 추출한다.
• 중간 플럭스 튜브에서 $E_i^2$ 및 $B_i^2$ 성분의 감쇠를 지수 함수 또는 제2종 수정 Bessel 함수로 피팅하여 $\mu = \lambda^{-1}$를 통해 이중 글루온 질량을 추출한다.
• 고정된 $\lambda$를 가진 Ginzburg-Landau 및 앙페어 방정식을 사용하여 응집 길이 $\xi$를 추정하고 차원이 없는 파라미터 $\kappa = \lambda / \xi$를 계산한다.
• $E_i^2$ 및 $B_i^2$의 여섯 성분을 모두 조합하여 효과적 이중 글루온 질량의 강력한 추정치를 확보한다.
• 중간 플럭스 튜브 거리에서의 XZ 평면 내 복합 전기장 프로파일에 이중 기니츠부르크-랜다우 모델을 적용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SU(3) 플럭스 튜브 내 복합 전기장이 질량이 있는 이중 게이지 보손에 의해 일치하는 지수 감쇠를 보이는가?
• RQ2 효과적 이중 글루온 질량은 게이지 불변이며 격자 QCD 시뮬레이션에서 추출 가능한가?
• RQ3 SU(3) QCD에서 Ginzburg-Landau 파라미터 $\kappa$를 추정할 수 있으며, 이는 유형 II 초전도체 거동을 나타내는가?
• RQ4 이중 글루온 글루볼 시스템에서 카지미르 스케일링이 관찰되며, 이는 인접 표현 스트링의 형성을 지지하는가?
• RQ5 일반적인 플럭스 양자화가 없는 상황에서 이중 기니츠부르크-랜다우 모델이 SU(3) QCD의 플럭스 튜브 구조를 어느 정도 잘 묘사하는가?

주요 결과

• 효과적 이중 글루온 질량은 $0.905 \pm 0.163\ \text{GeV}$로 결정되었으며, 이는 SU(3)에서 이 양에 대해 게이지 불변인 격자 QCD 결과로 처음으로 이뤄진 것이다.
• 침투 길이 $\lambda$는 플럭스 튜브 내 복합 전기장의 지수 감쇠에서 추출되었으며, 질량이 있는 이중 게이지 보손과 일치한다.
• Ginzburg-Landau 파라미터 $\kappa$는 $1/\sqrt{2}$보다 크다는 것으로 추정되었으며, 이는 QCD의 이중 초전도체 그림에서 유형 II 초전도체 영역임을 나타낸다.
• 이중 글루온 글루볼 시스템에서 카지미르 스케일링이 관찰되었으며, 8중성과 3중성 스트링 장력의 비율이 $9/4$로, 인접 표현 스트링 형성을 지지한다.
• 지배적인 복합 전기장 성분인 $E_y^2$는 횡방향 성분보다 약 두 배이며, 복합 자기장 $B_x^2$ 및 $B_z^2$는 $B_y^2$보다 약 1.5배 크며, 이는 플럭스 튜브 구조의 비대칭성을 나타낸다.
• 모든 $E_i^2$ 및 $B_i^2$ 성분의 통합 분석에서 일관된 효과적 이중 글루온 질량 $0.905 \pm 0.163\ \text{GeV}$를 확보하였으며, 이는 이중 힉스 메커니즘에서의 글루온 질량과의 가능성을 시사한다.