Lehká přední holografie - Light front holography

Proton v prostoru AdS. Různé hodnoty poloměru (označené

{ displaystyle z}

) odpovídají různým měřítkům, ve kterých je proton zkoumán. Události na krátké vzdálenosti se odehrávají ve čtyřrozměrné hranici AdS (velký obvod). Vnitřní sféra představuje události na velké vzdálenosti. Na obrázku malý proton vytvořený na hranici AdS spadá do prostoru AdS taženého gravitačním polem až do své větší velikosti povolené vězením. Kvůli pokřivené geometrii se velikost protonu zmenšuje poblíž hranice AdS, jak jej vnímá pozorovatel v Minkowského prostor.

v silná interakce fyzika, lehká přední holografie nebo lehký přední holografický QCD je přibližná verze teorie kvantová chromodynamika (QCD), který je výsledkem mapování teorie měřidel QCD do vyšší dimenze anti-de Sitterův prostor (AdS) inspirovaný Korespondence AdS / CFT^[1] (dualita měřidla / gravitace) navržená pro teorie strun. Tento postup umožňuje najít analytická řešení (uzavřený výraz ) v situacích, kdy dochází k silné vazbě („silně vázaný režim“), což zlepšuje předpovědi mas mas hadrony (jako protony, neutrony, a mezony ) a jejich vnitřní struktura odhalená experimenty s urychlovačem vysoké energie. Nejčastěji používaný přístup k nalezení přibližného řešení QCD rovnic, mřížka QCD, má mnoho úspěšných aplikací; jedná se však o numerický přístup formulovaný v Euklidovský prostor spíše než fyzické Minkowského prostor -čas.^[2]^[3]

Motivace a pozadí

Jeden z klíčových problémů v elementární částice fyzika spočítá hmotnostní spektrum a strukturu hadrony, tak jako proton, tak jako vázané státy z kvarky a gluony. Na rozdíl od kvantová elektrodynamika (QED), silný vazební konstanta složek protonu provádí výpočet hadronových vlastností, jako je hmotnost protonu a uzavření barev, nejtěžší problém k řešení. Nejúspěšnějším teoretickým přístupem bylo formulovat QCD jako a teorie mřížky^[2] a využívají velké numerické simulace na pokročilých počítačích. Bez ohledu na to důležité dynamické vlastnosti QCD v Minkowského časoprostoru nelze použít pro euklidovské numerické mřížkové výpočty.^[3] Důležitým teoretickým cílem je tedy najít počáteční aproximaci QCD, která je analyticky přijatelná a kterou lze systematicky vylepšovat.

Abychom tento problém vyřešili, přístup holografie se světelnou přední mapuje omezení teorie měřidel kvantováno na světelné frontě^[4] do vyšší dimenze anti-de Sitterův prostor (AdS) zahrnující Korespondence AdS / CFT^[1] jako užitečný průvodce. Příkladem korespondence AdS / CFT je holografický princip, protože to souvisí gravitace v pětidimenzionálním prostoru AdS na a konformní kvantová teorie pole v jeho čtyřrozměrném vesmírný čas hranice.

Kvantování světla vpředu byl představen Paul Dirac řešit relativistické kvantové teorie pole. Je to ideální rámec pro popis struktury hadronů, pokud jde o jejich složky měřené ve stejném čase před světlem, ${ displaystyle tau = x ^ {0} + x ^ {3}}$ , čas označený přední částí a světelná vlna. Ve světle vpředu Hamiltonian rovnice pro relativistické systémy vázaných stavů a AdS vlnové rovnice mají podobnou strukturu, která umožňuje spojení QCD s měřicími / gravitačními metodami.^[5] Vzájemný vztah geometrického zobrazení AdS s holografií světla vpředu poskytuje pozoruhodnou první aproximaci pro hmotnostní spektra a vlnové funkce z mezon a baryon stavy vázané na světelný kvark.^[6]

Lehké přední holografické metody byly původně nalezeny Stanley J. Brodsky a Guy F. de Teramond v roce 2006 mapováním elektrického náboje^[7] a setrvačnost^[8] distribuce z kvarkových proudů a tenzor napětí a energie^[9] základních složek v hadronu v AdS^[10]^[11] do fyzického časoprostoru^[12]^[13] pomocí teorie světla vpředu. Gravitační dvojice QCD není známa, ale mechanismy omezení mohou být začleněny do korespondence měřidla / gravitace úpravou geometrie AdS při velkých hodnotách souřadnic páté dimenze AdS ${ displaystyle z}$ , který stanoví rozsah silných interakcí.^[14]^[15] Obvykle AdS / QCD rámec^[16]^[17] pole v AdS jsou zavedena tak, aby odpovídala chirální symetrie QCD a jeho spontánní narušení symetrie, ale bez výslovného spojení s vnitřní strukturou struktury hadronů.^[18]

Rovnice přední vlny

V semiklasické aproximaci k QCD je Hamiltonianova rovnice se světelnou frontou ${ displaystyle P _ { mu} P ^ { mu} vert phi rangle = { mathcal {M}} ^ {2} vert phi rangle}$ je relativistický a nezávislý na rámci Schrödingerova rovnice^[5]

${ displaystyle left (- {{frac {d ^ {2}} {d zeta ^ {2}}} - { frac {1-4L ^ {2}} {4 zeta ^ {2}}} + U ( zeta) vpravo) phi ( zeta) = M ^ {2} phi ( zeta),}$

kde ${ displaystyle L}$ je orbitální moment hybnosti složek a proměnné ${ displaystyle zeta}$ je neměnná separační vzdálenost mezi kvarky v hadronu ve stejné době před světlem. Proměnná ${ displaystyle zeta}$ je identifikován s holografickou proměnnou ${ displaystyle z}$ v prostoru AdS^[7] a uzavření potenciální energie ${ displaystyle U ( zeta)}$ je odvozen od warp faktoru, který modifikuje geometrii AdS a rozbíjí jeho konformní invariantnost.^[6] Své vlastní čísla dát hadronové spektrum a jeho vlastní vektory představují rozdělení pravděpodobnosti hadronových složek v daném měřítku.

Viz také

Reference

^ ^A ^b J. M. Maldacena (1998). "Velký limit N superkonformních teorií pole a supergravitace". Pokroky v teoretické a matematické fyzice. 2 (2): 231–252. arXiv:hep-th / 9711200. Bibcode:1998AdTMP ... 2..231M. doi:10.4310 / ATMP.1998.V2.N2.A1.
^ ^A ^b K. G. Wilson (1974). "Zadržení kvarků". Fyzický přehled D. 10 (8): 2445–2459. Bibcode:1974PhRvD..10,2445 W.. doi:10.1103 / PhysRevD.10.2445.
^ ^A ^b A. S. Kronfeld (2010). „Dvacet pět let teorie mřížkového měřidla: Důsledky QCD Lagrangian“. arXiv:1007.1444 [hep-ph ].
^ S. J. Brodsky; H. C. Pauli; S. S. Pinsky (1998). „Kvantová chromodynamika a další teorie pole na světelném kuželu“. Fyzikální zprávy. 301 (4–6): 299–486. arXiv:hep-ph / 9705477. Bibcode:1998PhR ... 301..299B. doi:10.1016 / S0370-1573 (97) 00089-6. S2CID 118978680.
^ ^A ^b G. F. de Teramond; S. J. Brodsky (2009). „Světlo-přední holografie: první přiblížení k QCD“. Dopisy o fyzické kontrole. 102 (8): 081601. arXiv:0809.4899. Bibcode:2009PhRvL.102h1601D. doi:10.1103 / PhysRevLett.102.081601. PMID 19257731. S2CID 33855116.
^ ^A ^b G. F. de Teramond; S. J. Brodsky (2010). “Light-Front Holografie a Gauge / Gravity Dualita: The Light Meson and Baryon Spectra". Jaderná fyzika B: Doplňky sborníku. 199 (1): 89–96. arXiv:0909.3900. Bibcode:2010NuPhS.199 ... 89D. doi:10.1016 / j.nuclphysbps.2010.02.010. S2CID 16757308.
^ ^A ^b S. J. Brodsky; G. F. de Teramond (2006). "Hadronová spektra a vlnové funkce světla vpředu v holografickém QCD". Dopisy o fyzické kontrole. 96 (20): 201601. arXiv:hep-ph / 0602252. Bibcode:2006PhRvL..96t1601B. doi:10.1103 / PhysRevLett.96.201601. PMID 16803163. S2CID 6580823.
^ S. J. Brodsky; G. F. de Teramond (2008). „Light-Front Dynamics and AdS / QCD Correspondence: Gravitational Form Factors of Composite Hadrons“. Fyzický přehled D. 78 (2): 081601. arXiv:0804.0452. Bibcode:2008PhRvD..78b5032B. doi:10.1103 / PhysRevD.78.025032. S2CID 1553211.
^ Z. Abidin; C. E. Carlson (2008). "Gravitační tvarové faktory vektorových mezonů v modelu AdS / QCD". Fyzický přehled D. 77 (9): 095007. arXiv:0801.3839. Bibcode:2008PhRvD..77i5007A. doi:10.1103 / PhysRevD.77.095007. S2CID 119250272.
^ J. Polchinski; L. Susskind (2001). "Teorie strun a velikost hadronů". arXiv:hepth / 0112204.
^ J. Polchinski; M. J. Strassler (2003). "Hluboký nepružný rozptyl a dualita měřidla / řetězce". Journal of High Energy Physics. 305 (5): 12. arXiv:hepth / 0209211. Bibcode:2003JHEP ... 05..012P. doi:10.1088/1126-6708/2003/05/012. S2CID 275078.
^ S. D. Drell; T. M. Yan (1970). "Připojení elastických elektromagnetických nukleonových formových faktorů obecně". Dopisy o fyzické kontrole. 24 (4): 181–186. Bibcode:1970PhRvL..24..181D. doi:10.1103 / PhysRevLett.24.181. OSTI 1444780.
^ G. B. West (1970). "Fenomenologický model pro elektromagnetickou strukturu protonu". Dopisy o fyzické kontrole. 24 (21): 1206–1209. Bibcode:1970PhRvL..24,1206W. doi:10.1103 / PhysRevLett.24.1206.
^ J. Polchinski; M. J. Strassler (2002). Msgstr "Tvrdý rozptyl a dualita měřidla / strun". Dopisy o fyzické kontrole. 88 (3): 031601. arXiv:hep-th / 0109174. Bibcode:2002PhRvL..88c1601P. doi:10.1103 / PhysRevLett.88.031601. PMID 11801052. S2CID 2891297.
^ A. Karch; E. Katz; D. T. Son; M. A. Stephanov (2006). "Lineární omezení a AdS / QCD". Fyzický přehled D. 74 (1): 015005. arXiv:hep-ph / 0602229. Bibcode:2006PhRvD..74a5005K. doi:10.1103 / PhysRevD.74.015005. S2CID 16228097.
^ J. Erlich; E. Katz; D. T. Son; M. A. Stephanov (2005). "QCD a holografický model hadronů". Dopisy o fyzické kontrole. 95 (26): 261602. arXiv:hep-ph / 0501128. Bibcode:2005PhRvL..95z1602E. doi:10.1103 / PhysRevLett.95.261602. PMID 16486338. S2CID 8804675.
^ L. Da Rold; A. Pomarol (2005). "Chirální symetrie vylamující se z pěti dimenzionálních prostorů". Jaderná fyzika B. 721 (1–3): 79–97. arXiv:hep-ph / 0501218. Bibcode:2005NuPhB.721 ... 79D. doi:10.1016 / j.nuclphysb.2005.05.009. S2CID 9047611.
^ S. J. Brodsky; G. F. de Teramond (2004). "Dynamika hadronů na přední straně a korespondence AdS / CFT". Fyzikální písmena B. 582 (3–4): 211–221. arXiv:hep-th / 0310227. Bibcode:2004PhLB..582..211B. doi:10.1016 / j.physletb.2003.12.050. S2CID 10788094.

externí odkazy

Holografické QCD na arxiv.org.
Teorie silné interakce založené na dualitě měřidla / gravitace „Ročenka vědy a technologie McGraw-Hill 2010.
Gravitace Hadronů „Nick Evans, Physics World, srpen 2005.

[maldacena-1] A ^b J. M. Maldacena (1998). "Velký limit N superkonformních teorií pole a supergravitace". Pokroky v teoretické a matematické fyzice. 2 (2): 231–252. arXiv:hep-th / 9711200. Bibcode:1998AdTMP ... 2..231M. doi:10.4310 / ATMP.1998.V2.N2.A1.

[wilson-2] A ^b K. G. Wilson (1974). "Zadržení kvarků". Fyzický přehled D. 10 (8): 2445–2459. Bibcode:1974PhRvD..10,2445 W.. doi:10.1103 / PhysRevD.10.2445.

[kronfeld-3] A ^b A. S. Kronfeld (2010). „Dvacet pět let teorie mřížkového měřidla: Důsledky QCD Lagrangian“. arXiv:1007.1444 [hep-ph ].

[bpp-4] S. J. Brodsky; H. C. Pauli; S. S. Pinsky (1998). „Kvantová chromodynamika a další teorie pole na světelném kuželu“. Fyzikální zprávy. 301 (4–6): 299–486. arXiv:hep-ph / 9705477. Bibcode:1998PhR ... 301..299B. doi:10.1016 / S0370-1573 (97) 00089-6. S2CID 118978680.

[lfh-5] A ^b G. F. de Teramond; S. J. Brodsky (2009). „Světlo-přední holografie: první přiblížení k QCD“. Dopisy o fyzické kontrole. 102 (8): 081601. arXiv:0809.4899. Bibcode:2009PhRvL.102h1601D. doi:10.1103 / PhysRevLett.102.081601. PMID 19257731. S2CID 33855116.

[dil-6] A ^b G. F. de Teramond; S. J. Brodsky (2010). “Light-Front Holografie a Gauge / Gravity Dualita: The Light Meson and Baryon Spectra". Jaderná fyzika B: Doplňky sborníku. 199 (1): 89–96. arXiv:0909.3900. Bibcode:2010NuPhS.199 ... 89D. doi:10.1016 / j.nuclphysbps.2010.02.010. S2CID 16757308.

[map-7] A ^b S. J. Brodsky; G. F. de Teramond (2006). "Hadronová spektra a vlnové funkce světla vpředu v holografickém QCD". Dopisy o fyzické kontrole. 96 (20): 201601. arXiv:hep-ph / 0602252. Bibcode:2006PhRvL..96t1601B. doi:10.1103 / PhysRevLett.96.201601. PMID 16803163. S2CID 6580823.

[8] S. J. Brodsky; G. F. de Teramond (2008). „Light-Front Dynamics and AdS / QCD Correspondence: Gravitational Form Factors of Composite Hadrons“. Fyzický přehled D. 78 (2): 081601. arXiv:0804.0452. Bibcode:2008PhRvD..78b5032B. doi:10.1103 / PhysRevD.78.025032. S2CID 1553211.

[9] Z. Abidin; C. E. Carlson (2008). "Gravitační tvarové faktory vektorových mezonů v modelu AdS / QCD". Fyzický přehled D. 77 (9): 095007. arXiv:0801.3839. Bibcode:2008PhRvD..77i5007A. doi:10.1103 / PhysRevD.77.095007. S2CID 119250272.

[10] J. Polchinski; L. Susskind (2001). "Teorie strun a velikost hadronů". arXiv:hepth / 0112204.

[11] J. Polchinski; M. J. Strassler (2003). "Hluboký nepružný rozptyl a dualita měřidla / řetězce". Journal of High Energy Physics. 305 (5): 12. arXiv:hepth / 0209211. Bibcode:2003JHEP ... 05..012P. doi:10.1088/1126-6708/2003/05/012. S2CID 275078.

[12] S. D. Drell; T. M. Yan (1970). "Připojení elastických elektromagnetických nukleonových formových faktorů obecně". Dopisy o fyzické kontrole. 24 (4): 181–186. Bibcode:1970PhRvL..24..181D. doi:10.1103 / PhysRevLett.24.181. OSTI 1444780.

[13] G. B. West (1970). "Fenomenologický model pro elektromagnetickou strukturu protonu". Dopisy o fyzické kontrole. 24 (21): 1206–1209. Bibcode:1970PhRvL..24,1206W. doi:10.1103 / PhysRevLett.24.1206.

[14] J. Polchinski; M. J. Strassler (2002). Msgstr "Tvrdý rozptyl a dualita měřidla / strun". Dopisy o fyzické kontrole. 88 (3): 031601. arXiv:hep-th / 0109174. Bibcode:2002PhRvL..88c1601P. doi:10.1103 / PhysRevLett.88.031601. PMID 11801052. S2CID 2891297.

[15] A. Karch; E. Katz; D. T. Son; M. A. Stephanov (2006). "Lineární omezení a AdS / QCD". Fyzický přehled D. 74 (1): 015005. arXiv:hep-ph / 0602229. Bibcode:2006PhRvD..74a5005K. doi:10.1103 / PhysRevD.74.015005. S2CID 16228097.

[16] J. Erlich; E. Katz; D. T. Son; M. A. Stephanov (2005). "QCD a holografický model hadronů". Dopisy o fyzické kontrole. 95 (26): 261602. arXiv:hep-ph / 0501128. Bibcode:2005PhRvL..95z1602E. doi:10.1103 / PhysRevLett.95.261602. PMID 16486338. S2CID 8804675.

[17] L. Da Rold; A. Pomarol (2005). "Chirální symetrie vylamující se z pěti dimenzionálních prostorů". Jaderná fyzika B. 721 (1–3): 79–97. arXiv:hep-ph / 0501218. Bibcode:2005NuPhB.721 ... 79D. doi:10.1016 / j.nuclphysb.2005.05.009. S2CID 9047611.

[18] S. J. Brodsky; G. F. de Teramond (2004). "Dynamika hadronů na přední straně a korespondence AdS / CFT". Fyzikální písmena B. 582 (3–4): 211–221. arXiv:hep-th / 0310227. Bibcode:2004PhLB..582..211B. doi:10.1016 / j.physletb.2003.12.050. S2CID 10788094.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]