Ученые изучают неабелевы струны в суперсимметричных калибровочных теориях

Среда, 31 марта 2021

Неабелевы струны привлекают ученых богатством и разнообразием своих свойств. С их помощью, в частности, удаётся описать неабелев
механизм конфайнмента - правда, пока лишь в суперсимметричных аналогах
квантовой хромодинамики (КХД) – науки, описывающей кварк-глюонное взаимодействие. Этой теме посвящена работа младшего научного сотрудника Отделения теоретической физики Евгения Иевлева, за которую он получил именную стипендию имени В.Н. Грибова НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ за работы в области теоретической физики в 2021 году.

Данный цикл работ посвящён исследованию явлений сильной связи, в особенности конфайнмента – удержания (пленения) «цветных» кварков и глюонов внутри «бесцветных» адронов, в определенных калибровочных теориях. Центральным объектом исследования при этом является неабелева струна, которая ответственна за конфайнмент монополей в суперсимметричных аналогах КХД. Неабелевы струны известны в N=2 суперсимметричной КХД (СКХД) с калибровочной группой U(N) и N_f ароматами кварков. Эти струны похожи на струны Абрикосова-Нильсена-Олесена, но обладают дополнительными «ориентационными» внутренними степенями свободы (как бозонными, так и фермионными).

Е. Иевлевым с соавторами был изучен вопрос о том, что происходит с неабелевыми струнами и невылетающими монополями при переходе к N=1СКХД. Это было сделано посредством деформирования исходной N=2 теории массовым слагаемым mu для присоединённой материи. В пределе больших mu эта теория переходит в N=1 СКХД. Главный результат заключается в следующем: было показано, что невылетающие монополи выживают в пределе N=1СКХД. Этот результат замечателен тем, что N=1СКХД находится в неабелевом режиме, и из квазиклассических соображений можно было бы ожидать, что в этой теории вообще нет монополей. Этот результат также говорит в пользу механизма «вместо конфайнмента» в N=1 КХД в сильной связи. Данный результат был получен как с точки зрения четырёхмерной теории, так и с точки зрения теории на пировой поверхности струны.

Также были рассмотрены неабелевы струны в N=2 теории с калибровочной группой U(N=2), N_f=4 ароматами кварков и членом Файе-Илиополуса. В этом специальном случае теория на мировой поверхности является суперконформной и критической. В данной работе был изучен спектр BPS-защищённых состояний в теории на мировой поверхности, и затем при помощи 2D-4D соответствия результаты были проинтерпретированы в терминах СКХД в четырёхмерии. В слабой связи спектр состоит из пертурбативных калибровочных бозонов и тяжёлых солитонных объектов (дионных башен) вместе с соответствующими суперпартнёрами. При переходе к области сильной связи пертурбативные состояния вместе с высоко лежащими дионами распадаются в монополь-антимонопольные пары, каждая из которых затем остаётся связанной неабелевыми струнами. Это является явной демонстрацией механизма «вместо конфайнмента». Более того, было подтверждено существование безмассового b-бариона, найденного ранее из подхода, в котором солитонный вихрь описывается как критическая суперструна. Этот важный результат является очередным подтверждением самосогласованности такого струнного подхода.

Данный цикл работ расширяет представление о неабелевых струнах в суперсимметричных калибровочных теориях, а также о явлениях в сильной связи в целом.

«Это исследование носит фундаментальный характер, - поясняет Е. Иевлев. - Конкретных практических приложений в ближайшее время ожидать не приходится, однако это исследование полезно для теории поля в сильной связи в целом, и потенциально в будущем этот подход может подсказать нам, как же разобраться с конфайнментом в «настоящей» КХД».

Теги
фгбу пияф им. Б. П. Константинова Национальный исследовательский центр Курчатовский институт