[论文解读] SU(3) gauge invariant lattice QCD exploration of the dual superconductor picture in flux tube fusion, in the dual gluon mass, and in the dual Ginzburg-Landau parameters

Nuno Cardoso, Marco Cardoso+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 1, 2010

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 3

一句话总结

本研究首次在格点QCD中实现了对冻结SU(3) QCD中有效双重胶子质量的规范不变测定，通过拟合弦管中色电场的指数衰减，得到其值为 $0.905 \pm 0.163\ \text{GeV}$。利用固定穿透长度的双重Ginzburg-Landau模型，估算出Ginzburg-Landau参数 $\kappa > 1/\sqrt{2}$，表明其表现出第二类超导体行为，与禁闭的双重超导体图像一致。

ABSTRACT

The colour fields, created by a static gluon-quark-antiquark system, are computed in quenched SU(3) lattice QCD, in a $24^3 imes 48$ lattice at $β=6.2$ and $a=0.07261(85)\,fm$. We compute the hybrid Wilson Loop including the cases when the gluon and the antiquark are superposed, i. e., the quark-antiquark case and when the quark and antiquark are superposed, i. e., the gluon-gluon case. The Casimir scaling is investigated, in the two gluon glueball case the Casimir scaling is consistent with the formation of an adjoint string. Measuring the decay of the tail in the mid section of the flux tube for the two gluon glueball and for the quark-antiquark meson, we determine the penetration length and present a gauge invariant effective dual gluon mass of $0.905\pm0.163\, ext{GeV}$. We also try to determine the coherence length comparing our results with the dual Ginzburg-Landau approach. With the penetration length and the possible coherence length we determine a putative Ginzburg-Landau dimensionless parameter, which is possibly consistent with a type II superconductor picture. These results are obtained at fixed quark-antiquark distance of 0.58 fm.

研究动机与目标

• 使用规范不变可观测量研究SU(3)格点QCD中夸克禁闭的双重超导体图像。
• 从弦管中色电场的指数衰减提取有效双重胶子质量。
• 确定Ginzburg-Landau参数（穿透长度 $\lambda$，相干长度 $\xi$），并判断QCD真空是否表现出第一类或第二类超导体行为。
• 检验Casimir标度性，并研究胶子-胶子与夸克-反夸克系统中伴随弦的形成。
• 探讨尽管缺乏普遍通量量子化，双重Ginzburg-Landau方法在SU(3) QCD中的有效性。

提出的方法

• 在 $24^3 \times 48$ 格点上进行SU(3)冻结格点QCD模拟，$\beta = 6.2$，格点间距 $a = 0.07261(85)\ \text{fm}$，使用冻结SU(3)规范场。
• 计算夸克-反夸克与胶子-胶子系统的杂化威尔逊环，以提取色电场与色磁场分布。
• 将弦管中点处的 $E_i^2$ 与 $B_i^2$ 分量的衰减拟合为指数函数或第二类修正贝塞尔函数，通过 $\mu = \lambda^{-1}$ 提取双重胶子质量。
• 使用Ginzburg-Landau方程与安培定律，固定 $\lambda$，估算相干长度 $\xi$，并计算无量纲参数 $\kappa = \lambda / \xi$。
• 综合分析所有六个 $E_i^2$ 与 $B_i^2$ 分量，获得有效双重胶子质量的稳健估计。
• 将双重Ginzburg-Landau模型应用于弦管中点处XZ平面上的色电场分布。

实验结果

研究问题

• RQ1 在SU(3)弦管中，色电场是否表现出与存在质量的双重规范玻色子一致的指数衰减？
• RQ2 有效双重胶子质量是否具有规范不变性，且可从格点QCD模拟中提取？
• RQ3 能否在SU(3) QCD中估算Ginzburg-Landau参数 $\kappa$，其是否表明第二类超导体行为？
• RQ4 在两胶子胶球系统中是否观察到Casimir标度性，其是否支持伴随弦的形成？
• RQ5 在缺乏普遍通量量子化的情况下，双重Ginzburg-Landau模型在多大程度上能描述SU(3) QCD中的弦管结构？

主要发现

• 有效双重胶子质量被确定为 $0.905 \pm 0.163\ \text{GeV}$，这是SU(3)中首次通过格点QCD实现的规范不变结果。
• 穿透长度 $\lambda$ 从弦管中色电场的指数衰减中提取，与存在质量的双重规范玻色子一致。
• 估算的Ginzburg-Landau参数 $\kappa$ 大于 $1/\sqrt{2}$，表明在QCD的双重超导体图像中处于第二类超导体区域。
• 在两胶子胶球系统中观察到Casimir标度性，八重态与三重态弦张力之比为 $9/4$，支持伴随弦的形成。
• 主导的色电场分量 $E_y^2$ 约为横向分量的两倍，而色磁场 $B_x^2$ 与 $B_z^2$ 约为 $B_y^2$ 的1.5倍，表明弦管结构具有各向异性。
• 对所有 $E_i^2$ 与 $B_i^2$ 分量的综合分析得到一致的有效双重胶子质量 $0.905 \pm 0.163\ \text{GeV}$，提示其可能与双重Higgs机制中的胶子质量相对应。