大规模量子色动力学中的时间反转断裂:二维双关性与三维相变

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本文探讨的是四维量子色动力学(QCD4)中的时间反转破缺现象,特别是在2+1维空间维度下的特殊行为。作者们聚焦于3+1维的SU(N) QCD,考虑了Nf个具有相同质量m的费米子味夸克以及θ参数的影响。在一般情况下,理论存在一个单一的间隙真空。然而,当质量m较大且θ参数取值接近π时,理论经历了一个第一阶相变,这体现了QCD4中非平凡的拓扑性质。 对于Nf等于1的情况,当第一阶相变线终止时,会出现一个无质量的η'粒子,这个特性是普遍存在的,不依赖于N的值。而对于Nf大于1,情况有所不同,第一阶相变线会在m=0处终结,此时理论的红外(IR)行为取决于Nf的具体数值。如果Nf足够大,IR理论会表现出自由的Nambu-Goldstone玻色子,可能是相互作用的共形场理论或者自由规范理论。 值得注意的是,即使在四维理论的整体行为平滑的情况下,领域的墙壁和界面也承载着丰富的相变现象,它们将不同的三维相区分开来。这些领域的结构与最近研究的三维Chern-Simons物质理论相联系,强化了四维与三维之间动力学的关联。特别是,当无质量的四维理论表现出SU(Nf) sigma模型时,低质量领域的理论会支持三维无质量的复投影空间ℂℙNf-1上的非线性σ模型,这种模型在2+1维的猜想动力学中得到了一致性的验证。 此外,文章还提到了这篇研究的时间接收日期、修订日期和接受日期,以及出版信息,显示了其学术交流和公开访问的特性。研究者们来自Perimeter Institute for Theoretical Physics、Weizmann Institute of Science和Simons Center for Geometry and Physics等知名机构,他们的合作揭示了QCD4与量子场论之间的复杂而深刻的对称性和相互作用。 总结来说,这篇文章深入探讨了QCD4中时间反转破缺现象如何通过二维和三维之间的对称性关联,展示了不同维度之间的理论连接,并对量子色动力学在不同空间维度的物理行为进行了细致的研究。