Ist es die chirale Anomalie, die allein dafür verantwortlich ist, dass Instanton-Effekte (und damit der θ−θ−θ-Term) in der QCD-Aktion auftreten?

Tatsache 1 Im Prinzip sollte der QCD-Lagrangian eine Lorentz-Invariante, Eich-Invariante, Dimension-4-Term enthalten θ Tr [ F μ v F ~ μ v ] . Dieser Term wird jedoch in der klassischen Physik normalerweise vernachlässigt, da er eine totale Divergenz darstellt und daher die Bewegungsgleichungen nicht beeinflussen kann. Wenn jedoch Instanton-Effekte einbezogen werden, stellt sich heraus, dass die QCD-Wirkung um diesen Begriff erweitert werden sollte. Dies wird beispielsweise in dem Buch Quantum Field Theory von Mark Srednicki auf den Seiten 598–599 erläutert .

Tatsache 2 Der Teil der QCD Lagrange mit u Und D Quark, in der masselosen Grenze von u Und D , hat ein U ( 1 ) axiale Anomalie

μ J μ 5 = G 2 16 π 2 ϵ a β μ v F a β A F μ v A Tr [ F F ~ ]
Wo J μ 5 = Q ¯ γ μ γ 5 Q Und Q = ( u D ) . Dieser Anomalieterm hat genau die gleiche Form wie der Term, der in der QCD-Aktion durch Instanton-Effekte enthalten ist.

Frage Diese unheimliche Ähnlichkeit provoziert mich stark zu der Vermutung, dass diese Anomalie allein für die Induktion der verantwortlich ist θ Begriff θ Tr [ F μ v F ~ μ v ] zur QCD-Aktion. Mit anderen Worten, wenn der Strom J μ 5 konserviert oder anomaliefrei waren, d. h. μ J μ 5 = 0 , der Begriff θ Tr [ F μ v F ~ μ v ] zur QCD-Aktion kann immer weggelassen werden und Instanton-Effekte sind nicht vorhanden.

Ist dies die richtige Art, über diese auffällige Korrelation zwischen Fakt 1 und Fakt 2 nachzudenken? Ich habe Zweifel, weil Srednicki auf den Seiten 590-599 , während er Momentaufnahmen von Yang-Mills Aktion diskutiert , überhaupt nicht über Anomalien spricht.

Der θ Der Begriff kann auch in Abwesenheit von Fermionen vorhanden sein, in diesem Fall gibt es keine Anomalien.
Eigentlich ist es umgekehrt – wenn es eine chirale Anomalie gibt, die θ -term kann gelöscht werden, siehe diese Antwort .

Antworten (1)

Selbst wenn man das Vorhandensein von Fermionen annimmt (weil die Anomalie sonst nicht existiert), ist die θ -term hat nichts mit chiraler Anomalie zu tun. Es erscheint wegen:

  • nicht-triviale Topologie der QCD-Eichgruppe, was zu der Aussage führt, dass es topologisch inäquivalente Vakuen gibt, die durch die Windungszahl parametrisiert werden können N

  • Cluster-Zerlegungsprinzip, das erfordert, dass das wahre Vakuum die Summe aller nicht trivialen Vakuums mit dem Gewicht ist e ich N θ

Siehe auch diese Frage . Durch Verwendung des Ausdrucks für die Wicklungszahl N bezogen auf das Integral über die Messgerätkonfigurationen das Gewicht e ich N θ kann als zusätzlicher Begriff in die effektive Aktion geschrieben werden. Letzteres ist θ -Begriff.

Die in Ihrer Frage erwähnte axiale Anomalie tritt aus einem anderen Grund auf, nämlich dem Fehlen des Renormierungsschemas, das sowohl die Messgerätsymmetrie als auch die globale axiale Symmetrie beibehält. Grundsätzlich wird es in Form einer lokalen Gleichung formuliert. Es taucht in allen Eichtheorien auf, unabhängig davon, ob die θ - Vakuum vorhanden. Allerdings wird die Anomaliegleichung über die Raumzeit integriert

μ J 5 μ tr [ F μ v F ~ μ v ]
darstellen kann als
N + N = v ,
Wo N ± sind die Anzahl der linken und rechten Nullmodi des Dirac-Operators D = γ μ ( ich μ G S G μ ) , Und v tr [ F μ v F ~ μ v ] . Da die linke Seite ganzzahlig ist, muss auch die rechte Seite ganzzahlig sein. Dies ist in der Tat der Fall, da es als Differenz der Windungszahlen z. B. dargestellt werden kann T = + Und T = .

Siehe auch die ähnliche Frage.

Es ist nicht ganz richtig, denn bei Vorhandensein einer chiralen Anomalie können Sie eine chirale Rotation anwenden, die die verschiebt θ -Begriff. Insbesondere können Sie festlegen θ auf Null und so θ -Term ist in Gegenwart einer chiralen Anomalie nicht wirklich physikalisch. Siehe zB diese Antwort .
@PeterKravchuk: Obwohl dies richtig ist, ist die Essenz der θ -Term - Nicht-Trivialität des QCD-Vakuums - leidet nicht unter der Anwesenheit von Fermionen.