[論文レビュー] On the critical QCD phenomena in small x physics in the vicinity of black disk limit

B. Blok, L. Frankfurt|arXiv (Cornell University)|Aug 19, 2005

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、ブラックディスク限界に近い小x QCDにおいて、摂動的QCDラダーが有効なクーパー対的粒子として、一貫した臨界現象を支配すると提案する。有効場理論におけるWKB近似を用いて、色のインフレーションとラダー凝縮を記述する古典的解を導出し、量子揺らぎが自発的対称性の破れと「フォノン」に類似た励起状態を引き起こし、巨視的な色ネットワークを形成する。

ABSTRACT

We investigate limiting behaviour of small x single scale hard QCD processes as coherent critical phenomenon. pQCD ladders are suggested as the main degrees of freedom for small x processes near unitarity limit -quasiparticles. We found that the smallness of the coupling constant in QCD is relevant for the hierarchy between many-quasiparticle interactions in the effective field theory >. Obtained effective Lagrangian leads to the equations of motion which are solved within the WKB approximation. Classical solutions which can not be decomposed in powers of $\\alpha_s$ describe color inflation, condensation of ladders. Account of quantum fluctuations around WKB solution leads to spontaneous violation of two dimensional translation symmetry and appearance of "phonons". Exchange by constituents between overlapping ladders produces color network occupying "macroscopic" longitudinal volume. Possible role of new QCD phenomena in the two scale hard processes and experimental feasibility to detect new QCD effects is briefly discussed.

研究の動機と目的

• ユニタリティ（ブラックディスク）限界に近い小xの単一スケールハードQCD過程の極限的挙動を理解すること。
• ブラックディスク限界に近い領域において、pQCDラダーを有効なクーパー粒子として特定すること。
• αsの小ささに支配される多数のクーパー粒子間相互作用を記述する有効場理論を構築すること。
• 色のインフレーションやラダーの凝縮といった集団的現象の出現を調査すること。
• 二スケールハード過程における新しいQCD効果の実験的検出可能性を検討すること。

提案手法

• ユニタリティ限界に近い小x QCD過程を、一貫した臨界現象としてモデル化すること。
• 有効場理論における基本自由度（クーパー粒子）としてpQCDラダーを特定すること。
• αsによる抑制を介した多数のラダー間の相互作用の階層を捉える有効ラグランジアンを構築すること。
• WKB近似を用いて運動方程式を解き、αsに対して非摂動的な古典的解を得ること。
• WKB解の周りの量子揺らぎを分析し、2次元空間並進対称性の自発的破れを明らかにすること。
• 破れた対称性から生じる「フォノン」に類似たモードの出現を導出し、重なったラダー間の相互作用を媒介する役割を研究すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ブラックディスク限界に近い小x領域において、pQCDラダーはどのようにクーパー粒子として振る舞うか？
• RQ2 ユニタリティに近い領域における多数の重なったラダーの集団的挙動を記述する有効場理論は何か？
• RQ3 運動方程式のWKB古典的解は、どのように色のインフレーションとラダー凝縮を導くか？
• RQ4 量子揺らぎはどのように並進対称性の破れを引き起こし、「フォノン」に類似た励起状態を生成するか？
• RQ5 重なったラダーから形成される巨視的色ネットワークは、二スケールハード過程にどのように影響を与えるか？

主な発見

• WKB近似を用いて導かれた古典的解はαsに対して非摂動的であり、色のインフレーションとラダー凝縮を記述する。
• WKB解の周りの量子揺らぎは、2次元空間並進対称性の自発的破れを引き起こす。
• 破れた対称性により、ギャップなしの「フォノン」に類似たモード（対称性の破れのゴルドストーンモード）が生じる。
• 重なったラダー間の相互作用により、拡張された位相空間を占める巨視的縦方向色ネットワークが生成される。
• 有効場理論の枠組みは、αsの小ささに起因するラダー間相互作用の階層をうまく捉えている。
• このモデルは、二スケールハード過程において新しいQCD現象が検出可能である可能性を示唆し、実験的検証が可能である。