[論文レビュー] What is the confinement mechanism in QCD

Yu. A. Simonov|arXiv (Cornell University)|Apr 24, 2018

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、QCDにおけるクォーカー閉じ込めの自己無矛盾なメカニズムとして、フィールド相関関数法（FCM）を提示し、クォーク閉じ込めの唯一のスケーリングパラメータがストリング張力σであることを示している。ストリング張力σを用いてΛ_QCDを明示的に計算でき、FCMがストリング切断やレッジ軌道を含む、すべての実験的および格子QCDの閉じ込め制約を満たしていることを確認している。

ABSTRACT

The theory of confinement based on the stochastic field mechanism, known as the Field Corrleator Method (FCM) is discussed in detail. Experimental and lattice data have accumulated a vast amount of material on the properties of confinement in QCD. We enumerateall these properties as 1)-7), and discuss beyond FCM two existing approaches: monopole based Dual Ginzburg-Landau (DGL) theory,and Gribov-Zwanziger model, from this point of view. It is shown that the FCM satisfies all required criteria. We also prove its selfconsistency; in particular, it is shown that the string tension {\sigma} is the only scaleful parameter in the theory beyond fermion masses, and {\Lambda}_QCD is calculated explicitly to the lowest order in terms of {\sigma}. We also formulate physical consequences of confinement, such as string breaking,Regge trajectories, role of confinement in the perturbation theory, chiral symmetry breaking, confinement in the boosted systems etc. It is demonstrated that the FCM is a suitable tool for the solution of these problems.

研究の動機と目的

• フィールド相関関数法（FCM）に基づく、包括的かつ自己無矛盾なQCDにおける閉じ込めメカニズムの確立。
• FCMが、閉じ込めの性質に関する既知のすべての実験的および格子QCDデータを満たしているかの検証。
• 閉じ込め基準の観点から、二重ギンツブルグ＝ランドー（DGL）理論やグリボフ＝ツワンツィッガー・モデルといった代替的手法とFCMを比較すること。
• FCMフレームワーク内において、QCDのスケールパラメータΛ_QCDをストリング張力σの明示的関数として導出すること。
• 閉じ込めの物理的結果の探求、特にストリング切断、レッジ軌道、摂動理論およびカイラル対称性の破れにおける影響。

提案手法

• フィールド相関関数法（FCM）を、QCD真空および閉じ込めダイナミクスをモデル化する確率的場理論の枠組みとして適用する。
• この手法は、場の強度演算子の期待値を用いて、QCD真空の非摂動的構造を記述し、閉じ込めを場の相関関数によって符号化する。
• ストリング張力σが、フェルミオン質量を除く理論における唯一のスケーリングパラメータであると特定され、理論の単純さと予測可能性が保証される。
• 最低次の摂動的計算を実施し、Λ_QCDとσの明示的関係を示し、理論の自己無矛盾性を裏付けた。
• ストリング切断やレッジ軌道といった既知の閉じ込め現象に対して、フレームワークをテストし、格子QCDおよび実験データと整合していることが示された。
• この手法は、ブーストされた参照系における閉じ込めおよびカイラル対称性の破れとの相互作用の分析へと拡張された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フィールド相関関数法（FCM）は、QCDにおけるクォーカー閉じめを自己無矛盾かつ包括的に記述できるか？
• RQ2 FCMは、ストリング切断やレッジ軌道を含む、すべての実験的および格子QCDの閉じ込め制約を満たしているか？
• RQ3 FCMは、二重ギンツブルグ＝ランドー理論やグリボフ＝ツワンツィッガー・モデルといった代替的閉じ込めメカニズムと、どのように比較できるか？
• RQ4 FCMフレームワーク内において、QCDのスケールパラメータΛ_QCDとストリング張力σの明示的関係は何か？
• RQ5 FCMにおいて、摂動理論、カイラル対称性の破れ、および相対論的（ブーストされた）系における閉じ込め効果は、どのように現れるか？

主な発見

• フィールド相関関数法（FCM）は自己無矛盾であり、フェルミオン質量を除く唯一のスケーリングパラメータとしてストリング張力σを有する。
• 最低次の摂動的計算により、Λ_QCDがσの関数として明示的に計算され、理論の予測力が裏付けられた。
• FCMは、ストリング切断、レッジ軌道、およびブーストされた系における振る舞いを含む、閉じめに必要なすべての基準を満たしている。
• この手法は、QCD真空における閉じめとカイラル対称性の破れの相互作用を効果的に記述している。
• FCMは、摂動理論においても非摂動的領域においても、閉じめを一貫して分析できるフレームワークを提供している。
• FCMフレームワークが、格子QCDのデータおよびハドロン分光および閉じめに関する実験的観測と両立していることが示された。