Atominstitut
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Sekretariat Atominstitut im Freihaus

Fr. Sonja Schuh
TU Wien, Freihaus, Turm B, 6.OG
Wiedner Hauptstraße 8-10
1040 Wien, Austria
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Mitteilungen

Dekanatszentrum Freihaus

Fakultät für Physik
TU Wien Freihaus, Turm B, 5. OG
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1040 Wien, Austria

Studiendekan: Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Helmut Leeb
Zuständigkeit: Diplomprüfung, Rigorosen, Zulassung zu Doktorats-Studium, Studienplanumsetzung
Alle Studienangelegenheiten für das Master-Studium Materialwissenschaften

Vize Studiendekan: Privatdoz. Dipl.-Ing. Dr.techn. Herbert Balasin
Zuständigkeit: Anerkennungen, Austausch, Zulassung zu Master-Studien, Stipendien

Mechanismus der chiralen Symmetriebrechung

Zusammenfassung

Das Zentrumsvortex Modell wurde als mögliche Erklärung des Quarkeinschlusses (Confinement) in der Quantenchromodynamik (QCD) eingeführt. Geschlossene, quantisierte farbmagnetische Flüsse führen zur Einengung der farbelektrischen Feldlinien auf einen schmalen Flussschlauch, den Gluonstring und folglich zu einem linearen Potential zwischen Quarks und Antiquarks. In den letzten Jahren konnte in numerischen Rechnungen gezeigt werden, dass das Vortexmodell in der Lage ist, die Stärke des Gluonflussschlauches, die sog. Stringspannung, zu erklären. Außerdem konnte die Relevanz des Vortexmodelles zur Erklärung topologischer Ladung und der chiralen Symmetriebrechung unterstrichen werden.

Die Brechung der chiralen Symmetrie ist neben dem Confinement, das wichtigste Phänomen der Niederenergie-QCD, ihr volles Verständnis dieses Phänomens ist deshalb von hoher Bedeutung. Die Dynamik der QCD enthält im Falle masseloser Quarks keine Wechselwirkung zwischen rechtshändigen und linkshändigen Quarks, zwischen Quarks, deren Spin in und gegen die Flugrichtung gerichtet ist. Man spricht von der chiralen Symmetrie der Lagrangefunktion. Die numerischen Rechnungen zeigen, dass Quarkeinschluss immer auch mit einer dynamischen Kopplung zwischen rechts- und linkshändigen Quarks, einer dynamischen Brechung der chiralen Symmetrie verbunden ist. Dies legt nahe, dass die topologischen Anregungen, die zum Quarkeinschluss führen, auch für die dynamische Brechung der chiralen Symmetrie verantwortlich sind. Es scheint also besondere Stellen im Gluonfeld zu geben, an denen Quarks abgelenkt werden, woduch eine dynamische Kopplung zwischen rechts- und linkshändigen Quarks zustande kommen könnte. Unsere Untersuchungen zeigen deutlich, dass Vortices zu diesem Effekt fähig sind, die niederen Diracmoden (langsame Quarks) zeigen eine deutlich erhöhte Aufenthaltswahrscheinlichkeiten in der Umgebung von Vortexstrukturen.

Im Zuge der Untersuchungen zur topologischen Ladung hat unsere Arbeitsgruppe ein Problem mit dem sogenannten Index-Theorems festgestellt. Der Index eines Dirac Operators, d.h. die Differenz positiver und negativer Nullmoden, ist demnach der topologischen Ladung einer Eichkonfiguration gleichzusetzen. Einige Vortexkonfigurationen (Kugelvortices) erfüllen dieses Theorem jedoch nicht, d.h. die gluonische Definition der topologischen Ladung stimmt nicht mit dem Index überein. Die Ursache dafür liegt an der speziellen (singulären) Konstruktion dieser Vortexkonfiguration, welche von der gluonischen Definition der topologischen Ladung übersehen wird. Der Dirac Operator misst jedoch die globale Verdrehung des Eichfeldes und gibt die korrekte topologische Ladung.

Mitarbeiter

  • Manfried Faber
  • Roman Höllwieser

Kooperationspartner

  • Jeff Greensite, Physics and Astronomy Dept., San Francisco State University
  • Urs M. Heller, American Physical Society
  • Ŝtefan Olejník, Institute of Physics, Slovac Academy of Sciences

Publikationen

1) Spherical vortices, fractional topological charge and lattice index theorem in SU(2) LGT. Roman Höllwieser, Manfried Faber, Urs M. Heller. 2010. 7pp.
Prepared for 28th International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2010), Villasimius, Sardinia, Italy, 14-19 Jun 2010.
Published in PoS LATTICE2010:276,2010.
Proceedings of Science Server

2) Lattice Index Theorem and Fractional Topological Charge.
Roman Höllwieser, Manfried Faber, Urs M. Heller. May 2010. 9pp.
e-Print: arXiv:1005.1015 [hep-lat], AbstractPDF

3) Correlations between center vortices and low-lying Dirac eigenmodes.
Roman Höllwieser, Manfried Faber, Jeff Greensite, Urs M. Heller, Ŝtefan Olejník. 2008. 5pp. Prepared for 8th Conference on Quark Confinement and the Hadron Spectrum: Confinement8, Mainz, Germany, 1-6 Sep 2008.
Published in PoS CONFINEMENT8:036,2008.
Proceedings of Science Server

4) Center vortex influence on the Dirac spectrum.
Urs M. Heller, Roman Höllwieser, Manfried Faber, Jeff Greensite, Ŝtefan Olejník. Nov 2008. 7pp. Presented at 26th International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2008), Williamsburg, Virginia, 14-20 Jul 2008.
Published in PoS LATTICE2008:258,2008.
e-Print: arXiv:0811.4408 [hep-lat], AbstractPDF

5) Center Vortices and the Dirac Spectrum.
Roman Höllwieser, Manfried Faber, Jeff Greensite, Urs M. Heller, Ŝtefan Olejník. May 2008. (Published May 2008). 13pp. Published in Phys.Rev.D78:054508,2008.
e-Print: arXiv:0805.1846 [hep-lat], AbstractPDF

6) Surprises with the lattice index theorem.
Gerald Jordan, Roman Höllwieser, Manfried Faber, Urs M. Heller. 2006. 7pp.
Contributed to 25th International Symposium on Lattice Field Theory, Regensburg, Germany, 30 Jul - 4 Aug 2007. Published in PoS LAT2007:076,2007.
Proceedings of Science Server

7) Tests of the lattice index theorem.
Gerald Jordan, Roman Höllwieser, Manfried Faber, Urs M. Heller. Oct 2007. (Published Oct 2007). 9pp. Published in Phys.Rev.D77:014515,2008.
e-Print: arXiv:0710.5445 [hep-lat], Abstract, PDF