ЭлементыЭлементы большой науки
Жизнь в науке. Дневники
Главная / Дневники / Игорь Иванов / Запись

ТРИ ОБЗОРА ПО ТЕОРИИ СИЛЬНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ

amateur
04.12.2007
10:23
По воводу сильных взаимодействий.
Получение конфайнмента из лагранжиана КХД - фундаментальная проблема теорфизики. Нам говорят, что нахождение аналитического решения осложняется тем, что уравнения КХД нелинейны и решение ищется в режиме сильной связи. Но ведь мы знаем, что собой должно представлять решение - струноподобную конфигурацию глюонного поля. Казалось бы остается только подставить эту конфигурацию в уравнения КХД, определить неопределенные коэффициенты и все. В чем трудность?

Я понимаю, что трудности есть, однако, ни в одном обзоре я не нашел объяснения почему нельзя определить коэффициенты? Какие маттрудности?
Может кто-то подскажет обзор, который я пропустил?
Ответить предыдущая | следующая

КОММЕНТАРИИ:

04.12.2007 12:12#
evgueni
Три обзора по теории сильных взаимодействий
На сколько я понимаю этим занимаются теоретики с помощью потенциальных моделей. Конкретно для чармония, как мне сказали, есть такая сложность: чтобы хорошо подогнать лептонные ширины требуется один набор констант (массы кварков, например), а для того чтобы рассчитать спектр масс - другой. То есть что-то не учтено. Эксперимент пока сильно точнее теории этой области. Лучшие решёточные расчёты (вопрос о специфических вопросах которые возникают в процессе разбирательства как это делается оставим за скобкой) для спектра масс дают величины отличающиеся от померенных на десятки МэВ, в то время как точность масс наиболее хорошо известных резонансов составляет десятки кэВ.
04.12.2007 15:00#
amateur
Три обзора по теории сильных взаимодействий
Евгений, спасибо за информацию. Однако, на мой взгляд, потенциальные модели имеют дело не с распределением глюонного поля, а с зависимостью потенциальной энергией двух статических (тяжелых) кварков от одного метрического параметра - расстояния между кварками (ну, плюс еще ориентация и величина спинов). В потенциальных моделях используется уравнение Шредингера (нерелятивистскоес - кварки тяжелые), которое сводится к уравнению Эйри. Решение же уравнений КХД, или уже - глюонодинамики - это нахождение в явном виде зависимости потенциала глюонного поля от пространственно-временной координаты из уравнений КХД.
04.12.2007 15:20#
evgueni
Три обзора по теории сильных взаимодействий
К сожалению мне не хватает квалификации в этой области (хотя именно она является областью моих интересов :) ), чтобы ткнуть в нужную сторону.

Возможно, Вам нужны решёточники - на arxiv раздел hep-lat. Я пытался их слушать, но "страшно они далеки от народа" и хотя и прозносятся знакомые слова как то: "измерил", "зависимости согласутся", на деле выясняется, что зависимости согласуются "на глазок", что с моей точки зрения выглядит диковато. Хотя по отзывам прогресс есть, но ошибки для спектра масс чармония заведомо больше десятков МэВ.

По поводу потенциальщиков и чармония - не получается там считать c-кварк тяжёлым, а уравнения нерелятивистскими. Тогда вообще всё безобразно разъезжается. Спектр масс с помощью этих моделей подгоняют довольно хорошо. Говорю довольно, потому что ошибки совершенно не понятны.
04.12.2007 16:32#
amateur
Три обзора по теории сильных взаимодействий
Евгений, спасибо Вам за комментарий. Я скажу скромно, что знаком с большинством основных обзоров по конфайнменту (и лат, и фен и хеп). Однако, признаюсь, что ответа на свой вопрос так и не нашел. Возможно зрение уже не то, или недостаток воображения: смотрю, но не вижу.
04.12.2007 15:41#
spark
Три обзора по теории сильных взаимодействий
То, что Вы описали (глюонная струна, потенциал взаимодействия и т.п.) -- это "кварковый конфайнмент", это лишь одна сторона конфайнмента. Само по себе это явление более широкое и может быть сформулировано как закон, утверждающий, что асимптотические состояния в КХД преобразуются по тривиальному представлению калибровочной группы. Это исключает в асимптотических состояниях не только кварки, но и любые иные цветово-нетривиальные конфигурации в КХД. А струны там или не струны -- это уже дело вторичное.

Подчеркну на всякий случай, что проблема конфайнмента не сводится только к режиму сильной связи. В нем ключевую роль играет не константа связи сама по себе, а перестройка вакуума в неабелевой калибровочной: нарушение киральной симметрии, появление кваркового и глюонного конденсатов. Т.е. "большая задача" -- это не вычислить параметры глюонной струны, а описать эту перестройку вакуума, причем сделать это на квантовополевом языке.

Вообще, даже в кварковом конфайнменте всё не так просто. Глюонные струны -- это некий феноменологический, квантовомеханический уровень. Свойства струны надо вычислить из первых принципов КХД. А пока что не только не удается их вычислить, но не удается вообще доказать, что при любом ненулевом значении затравочной константы связи в неабелевой калибровочной теории получится конфайнмент.

Хотя как раз недавно появилась очень интересная работа Confinement for all values of the coupling in four-dimensional SU(2) gauge theory, автор которой утверждает, что доказал это для SU(2) теории. Правда, вот совсем на днях появилась заметка On the recent paper on quark confinement by Tomboulis, в которой утверждается, что у него в доказательстве есть недоказанные утверждения.
04.12.2007 17:03#
wandarer
Три обзора по теории сильных взаимодействий
Уважаемый Игорь Иванов! Не могли бы Вы прокомментировать следующую гипотезу: Предположим в протоне движется Пи+ мезон таким образом, что на классической электромагнитной длине окружности протона комптоновская длина волны Пи+ мезона укладывается 3,5 раза, что с одной стороны обеспечивает внутри протона 3 горба стоячей волны - три партона, а с другой стороны в силу того , что частица при этом через "2 оборота " Пи+ мезона выглядит также, как в начале этого движения, протон имеет спин 1/2.
04.12.2007 17:59#
spark
Три обзора по теории сильных взаимодействий
А я не буду комментировать :) Я лишь спрошу, можете ли Вы что-нибудь вычислить с помощь этой гипотезы. А то интерпретировать известные вещи очень легко. Ну, к примеру, вычислите, насколько первое возбужденное состояние протона будет тяжелее самого протона. Ну и какие свойства будут у этого возбужденного состояния.

И еще просьба. Эти мысли Вы можете развивать в своем дневнике; у меня в дневнике, я думаю, они будут не к месту.
04.12.2007 17:34#
amateur
Три обзора по теории сильных взаимодействий
Игорь, спасибо за комментарий и ссылки. Согласен с "одной стороной", но эта сторона - динамическое объяснение невылетание кварков - по моему, самая важная. Это как раз то, что обычно подразумевают под проблемой конфайнмента кварков. Синглетность цветных состояний и другие законы "сохранения" - вот это как раз "другая сторона" конфайнмента.

В отношении модели струны могу сказать, что это вовсе не частная модель: поскольку энергия растет с растоянием, все модели конфайнмента так или иначе сводятся к струне. Другого пути нет. Не смотря на то, что конфигурация струны еще не определена, она уже имеет фундаментальный параметр - натяжение струны. Этот параметр останется в будущей теории.

Если Вам интересно мое мнение по вопросу (который я сам и задал), то я могу предположить следующее. Струна - это только один из образов (назовем его макроскопическим) распределения поля, но не ее действительная структура. Возможно, действительная структура - доменного типа (вспомните, что энергия вакуума КХД отрицательна, а разбивка на домены как раз и понижает энергию поля). Возможностей много. Вот поэтому, я думаю, простая подстановка струноподобного потенциала ничего не дает: оно просто не удовлетворяет уравнениям КХД. Подставлять надо действительную структуру.
А здесь, повторюсь, вариантов много.




04.12.2007 17:52#
spark
Три обзора по теории сильных взаимодействий
В целом, я согласен с Вами, но только в целом.

Стандартный разговор про струны и потенциал между двумя цветовыми зарядами -- это разговор в приближении чистой глюодинамики, когда нет динамических кварков, которые разорвут струну. Поэтому-то всё можно в терминах потенциала и выражать. В реальной ситуации, в реальной КТП надо говорить про полевые конфигурации, как Вы сами же заметили, и они только с какой-то степенью точности будут соответствовать струне. Да, на феноменологическом уровне кварковый конфайнмент можно описать в терминах струны, но это, снова подчеркну, феноменологический, не фундаментальный уровень описания.

Насчет подставлять в уравнения КХД -- я, признаться, не понимаю, куда Вы собираетесь подставлять струноподобный потенциал, чтоб определить натяжение струны? В уравнения движения КХД? Но там ничего этого нет. Все эти нетривиальные вакуумные состояния -- "самовозникающее" явление, которое в исходных уравнениях не видно. Свойства струны можно попытаться вычислить на решетках, это другое дело, про это, например, описано в обзоре Симонова в УФН 1996 года.

Насчет доменов -- ну там не домены, а просто вокруг кварков образуется "блямба" с вакуумом с нарушенной симметрией. Это стандартная вещь. Вопрос в том, как вычислить свойства этой блямбы исходя из лагранжиана КХД.
04.12.2007 18:51#
amateur
Три обзора по теории сильных взаимодействий
Игорь, спасибо Вам за ответ и информацию. Возможно, Вы и правы.
А под струноподобным потенциалом я, вообще-то, я имел в виду вектор-потенциал глюонного поля - не потенциальную энергию.
07.12.2007 15:42#
Три обзора по теории сильных взаимодействий
Позволю себе сказать на счет "куда подставлять". Давайте будем исходить из КХД в терминах конт.иннтеграла. Задаем руками два тяжелых (а значит не динамических) кварка. Получаем лагранжиан, зависящий только от глюонного поля. Варьируем его и получаем классические полевые уравнения. Решив эти уравнения в каком-либо приближении далее функционально раскладываем лагранжиан вблизи этого решения. И уже это разложение подставляем в конт.интеграл
который пытаемся дальше уже вычислять по ТВ. Старый-добрый метод перевала. В простейшем случае (если ограничиться только членами второго порядка) конт. инт. вообще считается т.к. он гауссов. Можно вообще даже не вводить классические полевые уравнения а сразу подставить некий анзац (струну), зависящий от параметров и найти минимум действия по этим параметрам. А потом уже строить КТП (в части глюодинамики) над этой нетривиальной полевой конфигурацией.
07.12.2007 19:03#
spark
Три обзора по теории сильных взаимодействий
Да, действительно, спасибо. Я имел в виду, что исходный затравочный лагранжиан не содержит размерных параметров, поэтому оттуда натяжение струны никак не получишь. Но когда задается континуальный интеграл, там приходится вводить размерный параметр, который и позволяет появиться шкале масс в КХД, ну и натяжению струны.
07.12.2007 23:22#
Три обзора по теории сильных взаимодействий
Я думаю, размерный параметр, возникающий при регуляризации конт.интеграла, тут не главное. В конце концов можно ограничиться и классическим уровнем.
А размерный параметр все равно есть: растояние между кварками. Другое дело, что это все лишь некие расчеты (которые еще и делать замучаешься т.к. уравнения нелинейны) с неизвестной степенью обоснованности (в частности не окажутся ли квантовые поправки даже на уровне чистой глюодинамики больше, чем классическкий результат). Я хотел лишь обратить внимание на то, что "куда подставлять" вполне можно придумать. На классическом уровне и совсем понятно да и квантовые поправки тоже ввести можно, рассмотрев КТП над этой ненулевой полевой конфигурацией (обычная теория возмущений это КТП над нулевым классическим полем).
Хочу еще добавить. Тут прозвучало, что в SU(2) теории, в отличие от КХД
есть спонтанное нарушение симметрии и поэтому нет конфаймента. Очень может и так, не возмусь судить. ОДнако есть и другая точка зрения, изложенная в седьмой главе книги Прохорова и Шабанова "Гамильтонова механика калибровочных систем". Увы, я не понимаю излагаемой (впрочем очень фрагментарно) в этой главе теории, однако замечу, что авторы связывают вопрос о наличиии или отсутствии конфаймента в SU(3) и SU(2) с тем, что во второй группе представление, сопряженное фундаментальному, унитарно эквивалентно фундаментальному а в первой - нет. Этот факт радикально меняет вводимые авторами диаграмы (совсем не фейнмановские) и якобы получается, что в SU(2) конфаймента в принципе быть не может. Так ли это на самом деле сказать не могу, так как там есть некий логический скачек, который мне не удается понять.
05.12.2007 20:53#
Три обзора по теории сильных взаимодействий
В общем, Игорь Иванов уже практически все сказал. Добавлю лишь еще раз, что конфайнмент - это существенно квантовое явление, поэтому нахождение каких-бы то ни было классических полевых конфигураций, удовлетворяющих уравнениям КХД к проблеме конфайнмента прямого отношения не имеет. Для того, чтобы содержательно обсуждать явление конфайнмента, надо для начала дать операциональное определение КХД при любой (а не только при малой) константе связи. Такового в настоящий момент не существует, за исключением определения теории на решетке (тоже, кстати, вполне небанального, решеточная КХД - это вовсе не уравнения Янга-Миллса, решаемые методом конечных разностей). Именно поэтому решеточный подход на сегодня -единственный строго последовательный метод анализа непертурбативной КХД, а его численный харатер тут совершенно вторичен.
07.12.2007 11:22#
amateur
Три обзора по теории сильных взаимодействий
Владимир, спасибо за ответ. Насколько роль постоянной Планка в механизме удержания кварков существенна очень интересный. Почему конфайнмент существует в КХД и не существует в электрослабой теории (между слабыми зарядами), не смотря на то, что и та и другая являются "квантовыми"? Наверное, дело в законах сохранения цвета и не только. Кроме того, конфайнмент зарядов (не только цветных) очень чувствителен к размерности пространства.

К сожалению, я сам задал вопрос , но не собирался и не готов сейчас вести дискуссию. Прошу меня извинить. Я надеюсь, что за мной осталось право на ответ.
07.12.2007 12:49#
spark
Три обзора по теории сильных взаимодействий
Почему конфайнмент существует в КХД и не существует в электрослабой теории (между слабыми зарядами), не смотря на то, что и та и другая являются "квантовыми"?

По-моему, ответ тут простой. Если бы электрослабая симметрия была ненарушенной, тогда калибровочные бозоны оставались бы безмассовыми, и был бы электрослабый конфайнмент (правда на другом энергетическом масштабе, чем сльный конфайнмент). Но у нас электрослабая симметрия нарушена, массы бозонов очень велики, а жизнь быстротечна , и их сил просто не хватает для удержания частиц.
07.12.2007 13:40#
amateur
Три обзора по теории сильных взаимодействий
Игорь, спасибо за интересное предложение, но я не уверен, что в этом случае наверняка был бы конфайнмент.

По поводу сказанного Вами. Чтобы обеспечить конечный радиус действий сильных взаимодействий нужны, казалось бы, массивные пром. вект. бозоны. Массу они могут приобрести за счет спонт. нарушения исх. SU(3) симметрии с помощью сильновзаимодействующих скалярных полей. Но известно, что эти поля разрушают явление на другом конце спектра - асимптотическую свободу. Поэтому, действительно, в КХД пром. вект. бозоны должны быть безмассовыми.
07.12.2007 18:58#
spark
Три обзора по теории сильных взаимодействий
Насколько я знаю, конфайнмент возникает во всех в неабелевых калибровочных теориях (если рассматривать чистую глюодинамику; а если учитывать кварки, то число их сортов должно быть небольшим).

Ваше рассуждение про массивные промежуточные бозоны мне не очень понятно.
06.12.2007 03:34#
apetrov
Три обзора по теории сильных взаимодействий
И как это будет работать для барионов? КакКак вы вычислите вероятности нахожденяия "морских" кварков в этой картине?

А вообще, работы Натана Изгура и его студентов вообщем-то велись в примерно этом направлении. Но они не претендовали на решение КХД -- а произвели так называемую "flux-tube model"...которая немоного лучше описывает реальность (по сравнению с потенциальными моделями).
07.12.2007 11:26#
amateur
Три обзора по теории сильных взаимодействий
Алексей спасибо за ответ и за Ваше интересное замечание о многокварковых системах. К сожалению сейчас я не готов сказать что- нибудь существенное. Прошу меня извинить. Я надеюсь, что подготовлюсь лучше и представлю более содержательный ответ.
Вести дневник и оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
Логин:
Пароль:
Зарегистрироваться
Последние сообщения
Помощь
Всего дневников: 654

Пользователей
в системе: 2783

Всего записей
и комментариев: 50255

Записей и комментариев
за последние 24 часа: 11

АКТИВНЫЕ ДНЕВНИКИ


 
Энциклопедия | Новости | Блоги | Календарь | Право | Библиотека | Детские вопросы | ЖОБ При поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия