[論文レビュー] Dynamical Symmetry Breaking and Magnetic Confinement in QCD

Y. M. Cho, D. G. Pak|ArXiv.org|Jun 7, 2000

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、SU(2) QCDにおける1ループ有効作用のゲージ不変な導出法を提示し、非アーベルゲージ場におけるモノポール凝縮が、ダイナミカルスニャーゲン対称性の破れを経て安定な真空を生成することを示している。結果として、磁気的コンfinementが双対メイソン効果によって確認され、グルーオンループ寄与が反スクリーニングを引き起こし、クォークループがスクリーニングを可能にする。このことは、ハドロンスペクトルにグルーボール状態が存在しないことを説明する。

ABSTRACT

We present a gauge independent method to construct the effective action of QCD, and calculate the one loop effective action of $SU(2)$ QCD in an arbitrary constant background field. Our result establishes the existence of a dynamical symmetry breaking by demonstrating that the effective potential develops a unique and stable vacuum made of the monopole condensation in one loop approximation. This provides a strong evidence for the magnetic confinement of color through the dual Meissner effect 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. We present three independent arguments to support our result.

研究の動機と目的

• QCDの有効作用を構築するためのゲージ不変なフレームワークを確立し、非摂動的真空構造の厳密な解析を可能にする。
• 非アーベルゲージ場におけるモノポール凝縮が、SU(2) QCDで安定で一意な真空状態をもたらすことを示す。
• 双対メイソン効果を用いた場の理論的証明を通じて、QCDにおける長年のコンフィネーション問題を解決する。
• グルーオンとクォークループがスクリーニング対比反スクリーニング効果に果たす役割を明確にし、グルーボール状態の欠如を説明する。

提案手法

• 非アーベルゲージポテンシャルを、制限されたU(1)接続（モノポールポテンシャル）とバリエンスグルーオン場に分解するアーベル投影を用い、ゲージ不変性を保証する。
• ゲージ場のトポロジカルなパrameterizationを導入し、非アーベルモノポール自由度を動的グルーオンモードから分離する。
• 非アーベルポテンシャルのすべての動的自由度を統合することで1ループ有効作用を計算し、バックグラウンド場依存性のみを保持する。
• 任意の定常バックグラウンド場下での有効ポテンシャルを分析し、真の真空を特定し、不安定性の指標として虚数部を検出する。
• 赤外正則化を適用して物理的でないモードを除外し、低エネルギー極限での一貫性を確保する。
• 制限されたQCDフレームワークを用いて、ウィルソンループ積分がモノポールトポロジーによって支配されることを示し、コンフィネーションを支持する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SU(2) QCDにおけるモノポール凝縮は、1ループ有効作用において安定で一意な真空状態をもたらすか？
• RQ2 ゲージ不変な定式化を通じて、非アーベルゲージ理論において第一原理から双対メイソン効果を導出できるか？
• RQ3 グルーオンとクォークループが、有効作用のスクリーニングまたは反スクリーニング性を決定づける役割を果たすか？
• RQ4 グルーボール状態がハドロンスペクトルに存在しないのはなぜか？これは有効作用におけるループ寄与と関係があるか？
• RQ5 モノポール凝縮体はQCDの真の物理的真空であるか、それともθ真空であるか？

主な発見

• モノポール凝縮のおかげで1ループ有効ポテンシャルは一意的かつ安定な真空を発展させ、SU(2) QCDにおけるダイナミカルスニャーゲン対称性の破れを確認する。
• グルーオンループは有効作用の虚数部に正の寄与を示し、対生成の抑制を示す反スクリーニング効果を示す。
• クォークループは有効作用の虚数部に負の寄与を示し、対生成の増幅を示すスクリーニング効果を示す。
• グルーオンとクォークループの寄与の不均衡が、ハドロンスペクトルにおける安定グルーボール状態の欠如を説明する。
• モノポール凝縮体が真の物理的真空であることが特定され、θ真空ではない。制限されたポテンシャルがウィルソンループを通じて長距離コンフィネーションを支配する。
• 結果として、磁気的コンフィネーションが色コンフィネーションの基本的メカニズムであることが支持され、モノポールポテンシャルの有効質量のダイナミカル生成によって双対メイソン効果が生じる。