杨-米尔斯存在性与质量间隙

✍ dations ◷ 2024-09-20 07:47:29 #量子色动力学,千禧年大奖难题

杨-米尔斯规范场论与质量间隙是理论物理中规范场论的一道基础问题,必须在数学上严格证明杨-米尔斯场论存在(即需符合构造性量子场论的标准),亦要证明它们有质量间隙,即模型所预测的最轻单粒子态为正质量。2000年,克雷数学研究所悬赏各一百万元的数学七大千禧年难题,其中一道题为杨-米尔斯规范场论同质量间隙。

在物理学中,杨-米尔斯理论是一种基于非阿贝尔群的量子规范理论:508。20世纪初,物理学家期待量子理论和经典场论两种思想可以融合:82-83。在这一方向上,最早出现的理论是英国物理学家保罗·狄拉克1927年创立的量子电动力学,简称QED:7,它提供了对电磁现象的量子描述,成为麦克斯韦理论的一个量子版本,能极为精确地解释电磁场和电磁力。自然而然的,物理学家期待后续的理论能将电磁现象与弱力和强力一道统一起来:2。

1954年杨振宁和罗伯特·米尔斯提出了杨-米尔斯理论,它是对QED的进一步推广:481。在此基础上统一电磁力和强弱相互作用时,物理学家发现这一理论的“无质量性”成为症结所在:88。经典杨-米尔斯理论的核心是一组非线性偏微分方程,杨-米尔斯存在性与质量间隙难题旨在证明杨-米尔斯方程组有唯一解,并且该解满足“质量间隙”这一特征:90,其官方表述为:对任意紧致、单的规范群,四维欧几里得空间中的量子杨-米尔斯理论存在一个正的质量间隙:6。质量间隙问题是量子色动力学理解强相互作用的理论关键,关乎理论物理学的数学基础,其解决将意味着一个数学上完整的量子规范场论的产生:5。

这一问题的解决前景不甚乐观,爱德华·威滕也直言“(它)对现在而言实在是太难了:92。”物理学家普遍相信质量间隙的存在,但至今未能找到确凿的数学和物理学证明。

杨-米尔斯存在性与质量间隙问题的官方陈述由亚瑟·贾菲(英语:Arthur Jaffe)和爱德华·威滕写出。

我们所知多数非凡()──即有相互作用──的4维量子场论皆为有截断能标(英语:cutoff (physics))的有效场论。因多数模型的beta-函数是正的,似乎大多数这类模型皆有一支朗道极点,因我们完全不清楚它们有没有非凡紫外定点。故此,若每一scale上皆定义有这样的量子场论,它只可能为单纯的自由场论。

然而,有不可交换结构群的杨-米尔斯理论(无夸克)例外。它有一种性质称为渐近自由,指它有一单纯(trivial)的紫外定点(英语:UV fixed point)。因此,我们可以寄望它成为非凡的构造性()四维量子场模型。

不交换群杨-米尔斯理论的色禁闭性已有符合理论物理严谨性的证明,但未有符合数理物理严谨性的证明。基本上,换言之,过了QCD尺度(或者这里应称为禁闭尺度,因为无夸克),那些色荷粒子被色动力学的“流管”连着,所以粒子间有线性势(“弦”张力x长度)。所以胶子之类自由贺粒子不可能存在。若没有这些禁闭效应,我们应见到零质量的胶子;但因它们被禁闭,我们只见到不带色荷的胶子束绑态——胶波。凡胶波皆质量,所以我们期望质量间隙。

格点规范场论(英语:lattice gauge theory)(https://en.wikipedia.org/wiki/Lattice_gauge_theory)的结果令不少工作者相信,这个模型真的有禁闭现象(由Wilson圈的真空期望值的下降的“面积规律”()看出),但这项结果还没有符合数学的严慬性。

相关

  • T波在心电图学中,T波(T wave)代表的是心室的再极化(英语:repolarization)。自QRS复合波(英语:QRS complex)的起点到T波的顶点这一段被称为绝对乏兴奋期(英语:refractory period (physiolog
  • 社会神经科学异常心理学 行为遗传学 生物心理学 心理药物学 认知心理学 比较心理学 跨文化心理学 文化心理学 差异心理学(英语:Differential psychology) 发展心理学 演化心理学 实验心理学
  • 印地文印地语(天城文:हिन्दी或हिंदी,拉丁字母转写:Hindī)又称印度语、印度文,是印欧语系印度-伊朗语族中印度-雅利安语支下的一种语言。印地语以使用国家数量来算是世界排名
  • 隋森芳隋森芳(1945年2月-),中国生物物理学家。清华大学生物科学与技术系教授。生于黑龙江哈尔滨,原籍山东黄县。1970年毕业于清华大学精密仪器系,1981年获该校工程物理系硕士学位,1988年
  • 斋藤一斋藤一(1844年2月18日(天保十五年1月1日)-1915年(大正四年)9月28日)是日本武士(新选组队士),警官。阶级是警部。勲位为勲七等青色桐叶章。在幕末期新选组中,担任副长助勤,第三队组长,撃剑
  • 出旗为民汉军出旗是清朝中后期部分汉军旗人、下五旗旗鼓包衣、开户人、抱养民子、旗下家奴被统治者大规模强令脱离八旗组织的一系列举措。因出旗之人均以旗内汉姓人丁为主,故而统称为
  • 乌克兰人民共和国乌克兰人民共和国(乌克兰语:Українська Народна Республіка,缩写:УНР),有时也称为乌克兰国民共和国(英文:Ukrainian National Republic,缩写:UNR),是俄国
  • 肯尼迪遇刺案阴谋论1963年11月22日肯尼迪遇刺案后,诞生了许多阴谋论的说法,至今仍被热议。其对象包括中央情报局、联邦调查局、苏联国家安全委员会、美国黑手党、时任美国副总统林登·约翰逊、古
  • 谢尔盖·谢尔盖耶维奇·普罗科菲耶夫谢尔盖·谢尔盖耶维奇·普罗科菲耶夫 (俄语:Сергей Сергеевич Прокофьев;,1891年4月23日-1953年3月5日),是一位苏联作曲家。他曾被授予“斯大林奖”,死后被
  • 史神星史神星 ,IPA: /ˈklaɪoʊ/)是第84颗被人类发现的小行星,于1865年8月25日发现。史神星的直径为79.2千米,质量为5.2×1017千克,公转周期为1325.961天。它是一颗巨大且异常暗的主