[论文解读] Chiral Symmetry and the Constituent Quark Model: A Null-Plane Point of View

D. Mustaki|ArXiv.org|Apr 1, 1994

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 3被引用 9

一句话总结

该论文建立了一个光锥框架，以调和手征对称性与组成夸克模型之间的关系，表明在自由夸克极限下，手征对称性源于相同质量的当前夸克。它展示了组成夸克通过当前夸克的幺正变换产生，该变换混合了相反手征态，并提供了一种受对称性约束的变换机制，对强子谱学具有现象学意义。

ABSTRACT

In order to clarify the connection between {\it current} and {\it constituent} quarks (of u,d,s flavors), several authors have used the lightlike chiral $SU(3)\otimes SU(3)$ algebra as a central concept. This literature is reviewed here with the goal of offering an introduction to the subject within a convenient, unified framework. It is shown that the null-plane Hamiltonian for free massive fermions is chirally symmetric, provided only that the particles have equal masses ($SU(3)$ limit). In the free quark model, hadrons can be classified by a chiral $SU(3)\otimes SU(3)$ algebra, the generators of which are current lightlike charges. Naturally, QCD interactions break chiral symmetry, and the axial nonsinglet charges are not conserved. This remains true in the 'chiral limit' (zero quark masses), signalling the spontaneous breakdown of chiral symmetry. The actual generators of the $SU(3)\otimes SU(3)$ classification of physical hadrons are obtained from the current charges by means of a unitary transformation. Under this transformation, quarks of the same flavor and of opposite helicities mix to form a constituent quark. The functional form of this unitary transformation can be strongly constrained on the basis of symmetry arguments. This analysis is potentially rich in phenomenological applications, and a few are presented here. The author offers also some new theoretical results. No prior knowledge of light-cone formalism on the part of the reader is assumed.

研究动机与目标

• 阐明在手征对称性背景下当前夸克与组成夸克之间的关系。
• 利用光锥上的手征SU(3)⊗SU(3)代数建立统一框架，以理解强子分类。
• 证明在光锥形式化中，当夸克质量相等时，手征对称性对自由的有质量费米子成立。
• 表明QCD相互作用即使在手征极限下也会破坏手征对称性，这是由于自发对称性破缺。
• 基于对称性约束，推导出将当前夸克转化为组成夸克的幺正变换的函数形式。

提出的方法

• 使用光锥（轻-front）哈密顿形式化分析质量相等的自由有质量费米子。
• 识别当前轻like电荷为自由夸克模型中手征SU(3)⊗SU(3)代数的生成元。
• 对当前电荷施加幺正变换，以获得真实强子的SU(3)⊗SU(3)分类的物理生成元。
• 对幺正变换施加对称性约束，以确保与手征对称性和质量 degeneracy 的一致性。
• 分析变换下具有相反手征态的夸克的混合，形成组成夸克。
• 将形式化应用于现象学实例，说明其对强子结构的预测潜力。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在组成夸克模型中使用光锥形式化一致地表述手征对称性？
• RQ2 轻like手征SU(3)⊗SU(3)代数在自由夸克极限下对强子分类起到什么作用？
• RQ3 当前夸克如何通过幺正变换转化为组成夸克，同时保持手征对称性？
• RQ4 为何在光锥框架中，即使在手征极限下，手征对称性仍会自发破缺？
• RQ5 对称性对连接当前夸克与组成夸克的幺正变换的函数形式施加了哪些约束？

主要发现

• 当所有夸克质量相等时，自由有质量费米子的光锥哈密顿量表现出手征对称性，对应于SU(3)极限。
• 在自由夸克模型中，可使用当前轻like电荷作为手征SU(3)⊗SU(3)代数的生成元对强子进行分类。
• QCD相互作用会破坏手征对称性，即使在手征极限下，轴向非单态电荷也不守恒，表明存在自发破缺。
• 真实强子的SU(3)⊗SU(3)分类的物理生成元由当前电荷通过幺正变换获得。
• 该幺正变换混合了相同味但相反手征态的夸克，形成组成夸克，其函数形式受对称性约束。
• 该形式化提供了一种基于对称性的组成夸克形成机制，具有在强子谱学中进行现象学应用的潜力。