[论文解读] Restoration of chiral symmetry in excited hadrons

L. Ya. Glozman|ArXiv.org|Oct 13, 2004

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 1被引用 3

一句话总结

本文主张在高度激发的强子中宇称对称性得以恢复，导致介子和重子谱中近似出现宇称多重态。通过在弦的两端使用宇称投影夸克的弦图像，解释了高激发态中不存在自旋-轨道和张量相互作用的原因，与组成夸克模型无法描述这种对称性恢复形成对比。

ABSTRACT

Physics of the low-lying and high-lying hadrons in the light flavor sector is reviewed. While the low-lying hadrons are strongly affected by the spontaneous breaking of chiral symmetry, in the high-lying hadrons the chiral symmetry is restored. A manifestation of the chiral symmetry restoration in excited hadrons is a persistence of the chiral multiplet structure in both baryon and meson spectra. Meson and baryon chiral multiplets are classified. A relation between the chiral symmetry restoration and the string picture of excited hadrons is discussed.

研究动机与目标

• 解释为何宇称对称性在高激发强子中得以恢复，与低激发态中强烈破缺的宇称对称性形成对比。
• 证明高激发介子和重子中的宇称多重态是宇称对称性恢复的直接体现。
• 表明组成夸克模型因与宇称对称性恢复不兼容，无法描述高激发强子。
• 确立在弦两端使用宇称夸克的弦图像作为高激发强子的可行描述。
• 将宇称对称性恢复与实验谱学特征（如高激发态中自旋-轨道和张量相互作用的消失）联系起来。

提出的方法

• 分析在宇称极限下的QCD拉格朗日量，识别出全局 $SU(2)_L \times SU(2)_R$ 对称性及其在真空中的自发破缺。
• 利用Banks-Casher关系将夸克凝聚与宇称对称性破缺联系起来，并表明高激发态与这些凝聚无关。
• 应用带有端点处确定宇称的夸克的旋转弦模型，导出约束条件 $\vec{\sigma}(i)\cdot\vec{R}(i) = 0$ 和 $\vec{\sigma}(i)\cdot\vec{R}(j) = 0$，从而抑制自旋-轨道和张量相互作用。
• 基于高激发区域中规范群的不可约表示，对介子和重子中的宇称多重态进行分类。
• 将弦模型与组成夸克模型进行比较，表明后者与宇称对称性恢复不兼容。
• 综述格点QCD计算证据（DeGrand）表明，高激发介子中的价夸克与低激发狄拉克本征模解耦，支持宇称对称性恢复的观点。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何高激发强子尽管在QCD真空中宇称对称性被自发破缺，却仍表现出近似宇称多重态？
• RQ2 带有端点处宇称夸克的弦图像如何解释高激发强子中自旋-轨道和张量相互作用的缺失？
• RQ3 为何组成夸克模型与高激发强子中的宇称对称性恢复不相容？
• RQ4 夸克凝聚在高激发强子中起什么作用？与低激发态中的作用有何不同？
• RQ5 为何高激发态中价夸克与真空夸克凝聚解耦，支持宇称对称性恢复的观点？

主要发现

• 宇称对称性在高激发强子中得以恢复，表现为介子和重子谱中系统性地出现近似宇称多重态。
• 高激发强子中自旋-轨道和张量相互作用的缺失是宇称对称性恢复的直接结果，由端点处带有宇称夸克的旋转弦模型所解释。
• 在旋转弦模型中，关系式 $\vec{\sigma}(i)\cdot\vec{R}(i) = 0$ 和 $\vec{\sigma}(i)\cdot\vec{R}(j) = 0$ 强制使自旋-轨道和张量力消失。
• 格点QCD计算（DeGrand）表明，高激发介子中的价夸克与狄拉克算符的低激发本征模解耦，支持在这些态中夸克凝聚无关紧要的观点。
• 组成夸克模型无法描述高激发强子，因为它依赖于由宇称对称性破缺动态生成的夸克质量，而这种质量在高激发区域中并不存在。
• 在高激发强子中，物理行为由禁闭和弦动力学主导，夸克在弦的端点表现为宇称粒子，因此弦图像成为更合适的描述。