Anomalía axial en QCD VS anomalía axial en álgebra actual QCD

Me gustaría entender la distinción entre una anomalía axial en QCD (Vacío Theta: axión -> 2 gluones) y una anomalía axial en QCD de corriente (término de Chern-Simons: pión->dos fotones, fotón->tres piones, . ..). Una pregunta más específica: ¿la anomalía axial actual está relacionada con las propiedades topológicas de la teoría como anomalía axial "interna"?

Si no entiende la pregunta, hay aclaraciones sobre la anomalía axial "interna" y la anomalía axial actual (como yo lo veo):

1) Primero, en cromodinámica cuántica, una violación del grupo axial tu A ( 1 ) conduce a una no conservación de la corriente axial:

m j 5 , m = 2 i q ¯ metro ^ q γ 5 q + norte F gramo 2 8 π 2 ϵ m v α β t r ( GRAMO m v GRAMO α β )   ,

dónde GRAMO m v - tensor de intensidad de campo de gluones. La violación del grupo axial está relacionada con el hecho de que el vacío de la cromodinámica cuántica tiene una estructura topológica compleja, y esto eventualmente conduce a un término adicional en el Lagrangiano:

L θ = θ gramo 2 dieciséis π 2 ϵ m v α β t r ( GRAMO m v GRAMO α β )

2) En segundo lugar, además de la anomalía "interna" de la cromodinámica escrita anteriormente, existen anomalías externas en la cromodinámica de las corrientes externas, la más simple de las cuales corresponde al proceso π 0 γ γ :

m j 5 , m mi metro = 2 metro ( q ¯ γ 5 τ 3 q ) + mi 2 dieciséis π 2 ϵ m v α β F m v F α β   ,
dónde q - campo de quarks, F m v - intensidad del campo electromagnético. El Lagrangiano correspondiente para la anomalía tiene la forma ( q ¯ γ 5 τ 3 q = F π metro 2 π 0 ):
L mi metro = norte C mi 2 96 π 2 F π ϵ m v α β F m v F α β π 0

Creo que esta violación no está relacionada con las propiedades topológicas de la teoría.

Además de esta anomalía, existe una gran cantidad de otras, por ejemplo, una anomalía correspondiente al proceso γ π π π . Para describir todas las anomalías se utiliza la acción de Wess-Zumino-Witten. Esto es posible debido a la siguiente afirmación: cualquier anomalía no abeliana en la cuatridimensionalidad puede representarse a través de la acción de Wess-Zumino-Witten en cinco dimensiones (término de Chern-Simons) (para más información, consulte Can the eficaz vértice para γ 3 π derivarse directamente de la anomalía? , Anomalía quiral en dimensiones impares del espacio-tiempo ).

W = i norte C 96 π 2 0 1 d X 5 d 4 X ϵ m v σ λ ρ T r [ j m F v σ L F λ ρ L j m + F v σ R F λ ρ R 1 2 j m + F v σ L tu ( X 5 ) F λ ρ R tu ( X 5 ) 1 2 j m + F v σ R tu ( X 5 ) F λ ρ L tu ( X 5 ) + i F m v L j σ j λ j ρ + i F m v R j σ + j λ + j ρ + + 2 5 j m j v j σ j λ j ρ ]  

Respuestas (1)

Cualquier anomalía (me refiero a la anomalía quiral) está relacionada con la topología. Precisamente, la ecuación de anomalía integrada

m j m ( X ) = A ( X )
puede interpretarse como la relación entre la diferencia norte + norte de los números de los modos cero izquierdo y derecho del operador de Dirac γ m D m , conocido como el índice del operador de Dirac, Índice ( γ m D m ) , y la densidad de clase característica secundaria integrada de Chern F 2 para el campo de calibre:
Índice ( γ m D m ) = norte L norte R = F 2
El enunciado se conoce como el teorema de Atyah-Singer.

Para la anomalía axial (la anomalía de la corriente global) y la anomalía de norma abeliana, el teorema se formula para el espacio-tiempo euclidiano 4D, mientras que la anomalía de norma no abeliana en el espacio-tiempo euclidiano 4D se traduce a la anomalía de norma abeliana en el espacio 6D. -tiempo (y por lo tanto el teorema del índice 6D es válido).

El grupo de indicadores QCD no trivial (que es S tu C ( 3 ) ) la estructura es otra historia. Dado que el grupo homotópico π 3 ( S tu C ( 3 ) ) no es trivial, π 3 ( S tu C ( 3 ) ) = Z , conduce a la existencia del vacío no trivial (ver un resumen aquí ), siendo la suma sobre el vacío | norte llevando el número topológico dado norte con el peso mi i norte θ (el número norte está relacionado con las diferentes clases homotópicas de S tu C ( 3 ) ). Inicialmente, no está realmente relacionado con la anomalía, ya que tal vacío existe incluso sin fermiones, en la teoría pura de Yang-Mills. La historia cambia particularmente cuando se agregan fermiones sin masa a la teoría, pero espero que el punto principal esté claro.

Pero, ¿está seguro de que alguna anomalía (anomalía quiral) está relacionada con la topología? Debido a que la anomalía QED está determinada por los campos de norma abelianos topológicamente triviales de QED, mientras que la anomalía equivalente U(l)A QCD está determinada por los campos de norma no abelianos topológicamente no triviales de QCD.
@illuminates: de hecho, cualquier anomalía quiral está relacionada con la topología. Al estar integrado, la parte izquierda es solo el índice, mientras que la parte derecha es el número de Pontryagin. Esto es cierto independientemente de si la integral F 2 desaparece o no.
@illuminates: la respuesta a la pregunta de si el número de Pontryagin desaparece o no depende de la estructura topológica del grupo de indicadores en el espacio-tiempo dado. Por otro lado, el mismo número de Pontryagin etiqueta vacíos no equivalentes en el caso de la QCD, lo que está relacionado con el hecho de que su expresión coincide con la invariante de Maurer-Cartan para el grupo de homotopía. π 3 ( S tu C ( 3 ) ) . Más correctamente, el número de Pontryagin puede interpretarse en cierto sentido como la diferencia de los números de vacío topológicos evaluados para los momentos de tiempo t ± .