[论文解读] Axial Magnetic Effect and Chiral Vortical Effect with free lattice chiral fermions

P. V. Buividovich|arXiv (Cornell University)|Sep 19, 2013

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 13被引用 5

一句话总结

本文利用自由格点重叠费米子研究了手征性涡流效应（CVE）与轴向磁场效应，通过常数轴向磁场下能量流响应计算手征性涡流电导率 $\sigma_V$。尽管测量受到强烈的有限体积效应干扰，但在固定温度下趋于无限体积极限时，仍恢复了连续极限结果 $\sigma_V = T^2/12$，验证了自由费米子体系中基于异常的理论预测。

ABSTRACT

Following the recent work by Braguta et al., we perform an indirect calculation of the chiral vortical conductivity with free lattice overlap fermions by measuring the response of the energy flow to the constant axial magnetic field. We find that the measurements are contaminated by very large finite-volume artifacts. However, the continuum result for finite-temperature contribution to the chiral vortical conductivity (T^2/12) is still reproduced in the limit of infinite volume at fixed temperature.

研究动机与目标

• 在自由手征性费米子的格点模拟中，检验连续极限下手征性涡流电导率 $\sigma_V = T^2/12$ 的有效性。
• 研究有限体积效应对异常输运系数（如 $\sigma_V$）测量的影响。
• 评估格点瑕疵（尤其是能量流不守恒）是否在先前研究中扭曲了结果。
• 验证轴向磁场效应作为通过单双线性关联函数测量 $\sigma_V$ 的代理方法的一致性。

提出的方法

• 在格点上使用自由重叠费米子以保持手征对称性与异常结构。
• 通过具有通量量子化的背景规范场配置实现恒定轴向磁场。
• 计算沿轴向磁场方向的能量流 $T_{0z}$ 作为轴向场的响应。
• 对能量流与轴向场强度进行线性拟合，以提取手征性涡流电导率 $\sigma_V$。
• 在同时存在矢量与轴向规范场的情况下使用重叠狄拉克传播器，并通过修正积分常数 $1/2$ 以在格点上保持轴向异常。
• 在固定温度下改变格点尺寸，对结果进行外推以达到热力学极限。

实验结果

研究问题

• RQ1 使用自由重叠费米子的格点模拟是否能重现手征性涡流电导率的连续极限结果 $\sigma_V = T^2/12$？
• RQ2 有限体积效应对异常输运格点模拟中 $\sigma_V$ 测量值的影响如何？
• RQ3 格点瑕疵（如能量流不守恒）在多大程度上扭曲了 $\sigma_V$ 的测量结果？
• RQ4 轴向磁场效应能否在格点QFT模拟中可靠地用作测量 $\sigma_V$ 的代理方法？

主要发现

• 手征性涡流电导率 $\sigma_V$ 受到有限体积效应的强烈污染，与连续极限结果的偏差可达预期值的数倍之多。
• 尽管存在显著的有限体积瑕疵，但在固定温度下趋于无限体积极限时，连续极限结果 $\sigma_V = T^2/12$ 仍被成功恢复。
• 有限体积效应在较低温度下更为显著，因此需要更大的格点尺寸才能实现准确的外推。
• 在重叠费米子传播器中包含 $1/2$ 的积分常数对于在格点上正确捕捉轴向异常至关重要。
• 在小场强下，能量流对轴向磁场的响应近似呈线性，支持线性响应的物理图像。
• 结果证实，只要进行仔细的有限尺寸外推，轴向磁场效应可作为探测 $\sigma_V$ 的可行且数值高效的手段。