[論文レビュー] Particle production in field theories coupled to strong external sources

François Gelis, R. Venugopalan|arXiv (Cornell University)|Jan 25, 2006

Fluid Dynamics and Turbulent Flows被引用数 14

ひとこと要約

この論文は、カラーレースコンデンゲートのような強い時刻依存外部源と結合する場の理論における粒子生成の非摂動的形式主義を開発する。カット真空-真空フェยマン図を用いて、結合定数のすべての位数において粒子多重度分布の正確な式を導出し、古典的極限においても非ポisson的統計が現れることを示し、それらの結果をレッジオン場理論とAGKキャンセレーションと結びつける。

ABSTRACT

We develop a formalism for particle production in a field theory coupled to a strong time-dependent external source. An example of such a theory is the Color Glass Condensate. We derive a formula, in terms of cut vacuum-vacuum Feynman graphs, for the probability of producing a given number of particles. This formula is valid to all orders in the coupling constant. The distribution of multiplicities is non--Poissonian, even in the classical approximation. We investigate an alternative method of calculating the mean multiplicity. We show that at leading and next-to-leading order the multiplicity can be expressed in terms of retarded solutions of equations of motion for the classical and small fluctuation fields respectively. The variance of the distribution can be calculated in a similar fashion. Our formalism provides a framework to compute particle production in proton-nucleus and nucleus-nucleus collisions beyond leading order in the coupling constant and to all orders in the source density. We also provide a transparent interpretation (in conventional field theory language) of the well known Abramovsky-Gribov-Kancheli (AGK) cancellations. Explicit connections are made between the framework for multi-particle production developed here and the framework of Reggeon field theory.

研究の動機と目的

• 強い時刻依存外部源（例：カラーレースコンデンゲート）を有する場の理論における粒子生成を、結合定数のすべての位数で体系的に計算するフレームワークを構築すること。
• 与えられた数の粒子が生成される確率を、結合定数のすべての位数で有効な式で導出すること。
• 多粒子生成の文脈において、アブラモフスキー＝グリボル＝カンチェリ（AGK）キャンセレーションの場の理論的解釈を提供すること。
• 古典的および微小揺らぎ場の解を用いて、平均多重度と分散の計算を、最領先項を超えて拡張すること。
• 提案された形式主義と多粒子生成を記述するレッジオン場理論との明示的関係を確立すること。

提案手法

• 形式主義は、最終状態で特定の数の粒子が生成される確率振幅を符号化するカット真空-真空フェイマン図に基づく。
• 粒子多重度分布は、すべてのカット図の和から得られ、結合定数のすべての位数での再結合が可能になる。
• 最領先項では、背景場の古典的運動方程式の遅延解から平均多重度が計算される。
• 次領先項では、微小場揺らぎの線形化された方程式の遅延解から平均多重度が得られる。
• 多重度分布の分散は、揺らぎ方程式の遅延解を含む類似の手法で計算される。
• カット図の構造を通じて、AGKキャンセレーションが自然に組み込まれ、これらの既知のキャンセレーションの伝統的場の理論的解釈が得られる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 結合定数のすべての位数において、強い時刻依存外部源を有する場の理論における粒子生成を、最領先項を超えて体系的に計算する方法は何か？
• RQ2 このような理論における、与えられた数の粒子が生成される確率の正確なすべての位数の式は何か？
• RQ3 なぜ古典的近似においても粒子多重度分布が非ポisson的であり、場の理論的観点からどのように理解できるのか？
• RQ4 よく知られたAGKキャンセレーションは、多粒子生成の場の理論的枠組み内でどのように自然に現れるのか？
• RQ5 提案された形式主義と多粒子最終状態を記述するレッジオン場理論との明確な関係は何か？

主な発見

• 与えられた数の粒子が生成される確率は、結合定数のすべての位数で正確にカット真空-真空フェイマン図の形で表される。
• 古典的極限においても粒子多重度分布は非ポisson的であり、生成過程における強い相関が示唆される。
• 最領先項では、背景場の古典的運動方程式の遅延解によって平均多重度が決定される。
• 次領先項では、微小場揺らぎの線形化された方程式の遅延解から平均多重度が計算される。
• 多重度分布の分散は、揺らぎ場に同様の遅延解技法を適用することで計算可能である。
• 形式主義は、カット図の構造に起因するAGKキャンセレーションの明確な場の理論的導出を提供し、それらの起源を明らかにする。