科研进展
近代物理所等在QCD理论研究中提出两类磁单极—反磁单极对构型
近代物理所高能核物理组与乌兹别克斯坦核物理研究所科研人员合作,开展了QCD中磁单极子的理论研究,提出了两类磁单极—反磁单极对构型。
色禁闭问题是标准模型中尚不清楚的基本问题之一,而对偶超导模型是一个比较流行的解释色禁闭的有效模型。对偶Meissner效应建立在磁单极凝聚的基础上,但QCD中是否存在磁单极凝聚人们并不清楚。自从Dirac磁单极子和Wu-Yang磁单极子提出后,在现有的标准模型框架内,人们至今都没有发现任何有限能量磁单极解,目前理论上的有限能量磁单极解都需要引入额外的标准模型之外的相互作用场,比如大统一磁单极子(’t Hooft-Polyakov磁单极子)。鉴于QCD色禁闭效应的存在,人们总是期望去寻找QCD中的有限能量磁单极子解。
鉴于单个磁单极子发散性质的存在,科研人员在QCD以及CP1模型中提出了两类磁单极—反磁单极对构型。第一类,由于整个磁单极构型不贡献净磁通,但是上下半空间分别贡献正反单位磁通,因此该构型可以理解为磁单极—反磁单极对构型。与常规的Nambu哑铃磁单极—反磁单极构型不同的是,该类有限能量磁单极构型的磁单极、反磁单极位于空间同一点处。第二类磁单极构型的特点在于空间任何局域的范围内都不存在净磁荷,但是空间存在类似于磁单极—反磁单极构型的色磁场线,如图1。图2是整个磁单极构型的能量密度图,图中可以看出存在两个极大值点,分别对应于磁单极与反磁单极。在此基础上研究人员研究了带有势能项的CP1模型中的稳定磁单极解,并提出该类磁单极构型可能存在于弱电理论中。
研究成果发表在Physics Letters B 728 (2014) 650–657。
文章链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269313010186
图1 QCD中有限能量磁单极构型的色磁场在三维实空间中的矢量流线图
图2 磁单极—反磁单极构型的能量密度图,磁单极、反磁单极构型分别位于能量密度极大的两个位置处。