[论文解读] Baryon Transition in Holographic QCD

Si-wen Li|arXiv (Cornell University)|Sep 23, 2015

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 40被引用 5

一句话总结

本文提出了一种在Sakai-Sugimoto模型中描述强子跃迁的全息机制，其中来自M5-brane的时间依赖引力微扰通过引力子或胶球交换诱导强子态之间的跃迁。在ω≫|k|²极限下推导出跃迁概率、选择定则及跃迁条件，表明强子可在体量子中发射或吸收闭合弦，这在QCD中可解释为胶球相互作用。

ABSTRACT

We propose a mechanism of holographic baryon transition in the Sakai-Sugimoto (SS) model: baryons in this model can jump to different states under the mediated effect of gravitons (or glueballs by holography). We consider a time-dependent gravitational perturbation from M5-brane solution of D=11 supergravity and by employing the relations between 11D M-theory and IIA string theory, we get its 10 dimensional counterpart in the SS model. Such a perturbation is received by the D4-branes wrapped on the $S^{4}$ part of the 10D background, namely the baryon vertex. Technically, baryons in the SS model are described by BPST instanton ansatz and their dynamics can be analyzed using the quantum mechanical system in the instanton's moduli space. In this way, different baryonic states are marked by quantum numbers of moduli space quantum mechanics. By holographic spirit, the gravitational perturbation enters the Hamiltonian as a time-dependent perturbation and it is this time-dependent perturbative Hamiltonian produces the transition between different baryonic states. We calculate the transition probability and get the selection rule and also compute the condition for baryon transition and give the possible transition processes in the limit $\omega\gg\left|\vec{k} ight|^{2}$. Since in 10D language, the fluctuation from 11D metric are the perturbation of 10D metric and dilaton which are the modes carried by close strings, thus from the string theory point of view, our proposition can be accounted as the baryonic D4 brane jumps to different states by emitting or absorbing close strings coming from the bulk. In the viewpoints of QCD, it could be interpreted as that baryons transform to different states by interacting with glueballs as a low energy effective theory.

研究动机与目标

• 理解全息QCD中的强子如何在不同量子态之间发生跃迁。
• 探讨M理论中的引力涨落如何通过全息对偶性介导强子跃迁。
• 在时间依赖微扰存在下，推导强子态变化的选择定则与跃迁概率。
• 将体引力动力学与涉及胶球作为中间态的有效QCD过程联系起来。

提出的方法

• 利用11维M理论M5-brane解及其在10维IIA型弦理论中的维数约化，获得Sakai-Sugimoto模型中的时间依赖引力微扰。
• 将10维引力与稀释子涨落映射为在体中传播的闭合弦模式，这些模式与D4-brane强子顶点耦合。
• 将强子建模为在S⁴上缠绕的D4-brane上的BPST瞬子，其动力学由模空间中的量子力学所支配。
• 将引力微扰视为模空间哈密顿量中的时间依赖项，从而实现跃迁振幅的计算。
• 应用时间依赖微扰理论，计算由模空间量子数标记的不同强子态之间的跃迁概率。
• 分析ω≫|k|²极限，以推导主导跃迁过程的简化条件与选择定则。

实验结果

研究问题

• RQ1 在全息Sakai-Sugimoto模型中，引力涨落如何介导强子跃迁？
• RQ2 在此框架下，哪些选择定则控制不同强子态之间的跃迁？
• RQ3 在何种条件下，时间依赖引力微扰会引发显著的强子跃迁？
• RQ4 10维体中闭合弦模式如何对应于有效QCD描述中的胶球相互作用？
• RQ5 模空间量子力学在表征强子态及其跃迁中起什么作用？

主要发现

• 来自M5-brane的时间依赖引力微扰通过模空间哈密顿量中的时间依赖项，诱导强子态之间的跃迁。
• 跃迁概率通过时间依赖微扰理论推导得出，显式依赖于微扰的频率ω与波矢|k|。
• 获得了一个选择定则，限制跃迁仅发生在与BPST瞬子模空间相关联的某些量子数守恒的跃迁中。
• 在ω≫|k|²极限下，识别出主导跃迁过程，并推导出非零跃迁振幅的简化条件。
• 该过程可解释为强子在体中发射或吸收闭合弦，对应于有效QCD描述中的胶球交换。
• 全息对偶将11维引力涨落映射为10维度规与稀释子微扰，这些微扰与D4-brane强子顶点耦合。