[論文レビュー] Electromagnetic instability in holographic QCD

Koji Hashimoto, Takashi Oka+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 13, 2014

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 22被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、AdS/CFT対応を用いてホログラフィックQCDにおける電磁対生成を研究し、Sakai-Sugimotoモデルおよび変形Sakai-SugimotoモデルにおけるD8-brane作用の虚数部を介して真空崩壊率を計算する。シュヴィンガー効果の生成率は、平行な磁場では増加し、垂直な磁場では減少することが判明し、QCDストリング張力に依存する磁場の向きに依存する臨界電場が導出された。

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.

研究の動機と目的

• ホログラフィーを用いて、大Nc、強い結合、クォーク禁断のQCDにおけるシュヴィンガー効果を調査すること。
• ホログラフィックQCDモデルにおける一定電磁場下でのクォーク反クォーク対生成のための真空崩壊率を計算すること。
• 磁場の存在とその向きが、対生成の不安定性および臨界電場に与える影響を特定すること。
• 閉じ込められたホログラフィック背景におけるオイラー＝ハイゼンベルク有効ラグランジアンおよびその虚数部を導出すること。
• 超対称QCDと比較し、禁断が対生成に対する真空の安定性に果たす役割を理解すること。

提案手法

• 10次元の曲がった時空におけるD8-brane上での古典的重力に、強い結合QCD真空を写像するAdS/CFT対応を用いる。
• 一定の電場および磁場が存在する中でのD8-braneのディラック＝ボーン＝インフェルド（DBI）作用を評価する。
• 有効ラグランジアンの虚数部を抽出し、シュヴィンガー機構による対生成率に対応させる。
• 被積分関数内の平方根が虚数になる条件を用いて、不安定性のための臨界電場を特定する。
• 元のSakai-Sugimotoモデルおよび変形Sakai-Sugimotoモデルの両方にこの形式を適用し、禁断およびカイラル対称性の破れを含む。
• D8-brane埋め込みの境界条件を介して、磁場強度およびQCDストリング張力の関数としての臨界電場を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 磁場の存在が、禁断のホログラフィックQCDにおけるシュヴィンガー対生成率にどのように影響を与えるか？
• RQ2 磁場の向きが電場に対してどのように変化するかが、臨界電場に与える依存性は何か？
• RQ3 ホログラフィックQCDにおける真空崩壊率は、超対称QCDモデルとどのように異なるか？
• RQ4 QCDストリング張力が、禁断相における対生成のしきい値を決定する役割を果たすか？
• RQ5 非超対称で禁断的なホログラフィックゲージ理論において、オイラー＝ハイゼンベルクラグランジアンを一貫して導出できるか？

主な発見

• 磁場が電場と平行にあるとき、D8-brane作用の虚数部が増加し、シュヴィンガー対生成率が増幅される。
• 磁場が電場に対して垂直にあるとき、虚数部は減少し、対生成率が抑制される。
• 対生成のための臨界電場は、磁場強度およびQCDストリング張力の関数として導出され、普遍的な形を示した。
• 質量ゼロのクォーク極限において、対生成率は禁断のホログラフィックQCDでは有限のまま保たれるが、超対称QCDでは絶対零度で発散するのとは対照的である。
• 臨界電場の条件は、有効ラグランジアンにおける虚数寄与の発生に起因し、D8-brane埋め込みの幾何学と関連している。
• 磁場がゼロのとき、臨界電場の式はSakai-Sugimotoモデルの既知の形に還元され、先行研究との一貫性が確認された。