[论文解读] When does the gluon reggeize?

Simon Caron-Huot|arXiv (Cornell University)|Sep 25, 2013

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 112被引用 26

一句话总结

该论文提出，在N=4超杨–米尔斯理论的平面极限下，胶子Regge化并非作为基本概念出现，而是威尔逊算符在弱耦合极限下的有效共振。通过使用具有快度依赖性的威尔逊线的eikonal近似，证明了Regge化胶子表现为与宽度成正比的共振态，并证明了Balitsky-JIMWLK演化与BFKL动力学在四圈图以内的一致性，同时揭示其与近期关于四圈以上红外发散结构的猜想存在不相容性。

ABSTRACT

We propose the eikonal approximation as a simple and reliable tool to analyze relativistic high-energy processes, provided that the necessary subtleties are accounted for. An important subtlety is the need to include eikonal phases for a rapidity-dependent collection of particles, as embodied by the Balitsky-JIMWLK rapidity evolution equation. In the first part of this paper, we review how the phenomenon of gluon reggeization and the BFKL equations can be understood simply (but not too simply) in the eikonal approach. We also work out some previously overlooked implications of BFKL dynamics, including the observation that starting from four loops it is incompatible with a recent conjecture regarding the structure of infrared divergences. In the second part of this paper, we propose that in the strict planar limit the theory can be developed to all orders in the coupling with no reference at all to the concept of "reggeized gluon." Rather, one can work directly with a finite, process-dependent, number of Wilson lines. We demonstrate consistency of this proposal by an exact computation in N=4 super Yang-Mills, which shows that in processes mediated with two Wilson lines the reggeized gluon appears in the weak coupling limit as a resonance whose width is proportional to the coupling. We also provide a precise operator definition of Lipatov's integrable spin chain, which is manifestly integrable at any value of the coupling as a result of the duality between scattering amplitudes and Wilson loops in this theory.

研究动机与目标

• 理解胶子Regge化在高能QCD过程中的产生条件。
• 确立具有快度依赖性的威尔逊线的eikonal近似在描述高能散射过程中的有效性。
• 证明在平面极限下，Regge化胶子的概念并非基本的，而是威尔逊线算符在弱耦合极限下的涌现共振。
• 检验BFKL动力学与近期关于四圈以上红外发散结构猜想的一致性。
• 通过散射振幅与威尔逊线之间的对偶性，给出Lipatov自旋链的显式可积算符定义。

提出的方法

• 利用具有快度依赖性的威尔逊线集合的eikonal近似，通过Balitsky-JIMWLK演化方程形式化。
• 将eikonal方法应用于N=4超杨–米尔斯理论平面极限下的高能散射振幅分析。
• 对两威尔逊线振幅进行精确计算，证明Regge化胶子作为与耦合常数成正比宽度的共振态出现。
• 利用散射振幅与威尔逊线之间的对偶性，将Lipatov自旋链定义为所有耦合强度下显式可积的算符。
• 在坐标空间和动量空间中推导出一环演化方程，证明两种形式之间完全一致。
• 分析BFKL动力学中的红外发散结构，并与近期猜想进行比较，发现在四圈图处存在不相容性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在规范理论的高能散射背景下，胶子在何种条件下发生Regge化？
• RQ2 是否可以在不假设其基本存在性的前提下，从威尔逊线算符推导出Regge化胶子的概念？
• RQ3 BFKL动力学是否与近期关于四圈以上红外发散结构的猜想相容？
• RQ4 具有快度演化威尔逊线的eikonal近似如何重现已知结果，如BFKL方程？
• RQ5 能否通过N=4 SYM中振幅-威尔逊线对偶性，给出Lipatov自旋链的显式可积算符定义？

主要发现

• 在平面N=4 SYM中，Regge化胶子作为两威尔逊线振幅在弱耦合极限下的共振态出现，其宽度与耦合常数成正比。
• 在坐标空间中推导出的一环演化方程与动量空间版本完全一致，证实了两种形式之间的自洽性。
• BFKL动力学与近期关于红外发散结构的猜想在四圈图处不相容。
• 当引入快度依赖的威尔逊线时，证明了Balitsky-JIMWLK演化方程与eikonal近似一致。
• 通过N=4 SYM中散射振幅与威尔逊线之间的对偶性，给出了Lipatov自旋链的精确且显式可积算符定义。
• 具有快度演化威尔逊线的eikonal方法为分析高能过程提供了一个可靠的框架，尤其在平面极限下超越了对数近似。