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2016 年度 実績報告書

場の理論におけるトポロジカルソリトンと非摂動効果

研究課題

研究課題/領域番号 16F16322
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

新田 宗土  慶應義塾大学, 商学部(日吉), 教授 (60433736)

研究分担者 CHATTERJEE CHANDRASEKHAR  慶應義塾大学, 自然科学研究教育センター, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2016-11-07 – 2019-03-31
キーワード高密度QCD / トポロジカル・ソリトン / 渦 / 核物質 / 中性子超流動 / 中性子星 / アリス・ストリング
研究実績の概要

1. When a charged particle encircles around an Alice string, it changes the sign of the electric charge. We found a BPS-saturated Alice string in U(1)×SO(3)gauge theory. After performing BPS completion we solved the BPS equations numerically. We further embeded the Alice string into an N=1 supersymmetric gauge theory to show that it is half BPS.
2. Color symmetry is spontaneously broken in quark matter at high density as a consequence of di-quark condensations with exhibiting color superconductivity. Non-Abelian vortices or color magnetic flux tubes stably exist in the color-flavor locked phase at asymptotically high density. We constructed the effective worldsheet theory of a non-Abelian vortex in regular gauge, confirming the previous results in the singular gauge. As a byproduct of our analysis, we found that non-Abelian vortices in high-density QCD do not suffer from any obstruction for the global definition of a symmetry breaking.
3. We discussed collective excitations of quantized superfluid vortices in neutron 3P2 superfluids, which likely exist in high density neutron matter such as neutron stars. We found a gapfull mode whose low-energy description takes the simple form of a double sine-Gordon model. The associated kink solution and its effects on spontaneous magnetization inside the vortex core were analyzed in detail.
4. We found that a recently proposed interaction involving the vorticity current of electrons, which radiatively induces a photon mass in 3+1 dimensions in the low-energy effective theory, corresponds to confining strings between electrons.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

今年度は、論文を数本プレプリントではあるが、出している。計画書に書いた、高密度QCDについては、非アーベリアン渦の有効理論を構築して、論文Phys.Rev. D95 (2017) no.8, 085013を出版した。中性子超流動については、渦の有効理論を構築し、プレプリントではあるが、e-Print: arXiv:1612.05588 [nucl-th] を出している。
また、予定していなかった進展として、BPS Aliceストリングを発見し、プレプリントではあるがe-Print: arXiv:1703.08971 [hep-th]を書いた。

今後の研究の推進方策

1.Alice string: An Alice string has a non-trivial topological property that charged particles flip the sign of the electric charge after encircling the string once, and as a consequence the charge becomes globally undefined. Since the discovery there was no explicit Bogomol'nyi-Prasad-Sommerfield(BPS) or minimum energy construction of Alice string so far. Recently we proposed a BPS construction of Alice string. Alice string contains an U(1) zero mode and we are computing the effective action for the scalar zero mode. There will be fermion zero modes also and we are planing to show an index theorem for Alice string. Our BPS Alice string is a single vortex construction. The next step will be constructing multi-vortex configurations. We want to generalize the system for SU(N) and SO(N) gauge theories.
2.Dense QCD: Quark matter at high density may exhibit color superconductivity. At asymptotically large density the ground state is found to be the most symmetric three-flavor color-superconductivity called the color-flavor-locked(CFL) phase due to the condensation of quark-quark pairing. The physics is under theoretical control in this regime because the QCD coupling constant is weak due to the asymptotic freedom. The breaking of the global baryon number, color and flavor symmetry generates non-Abelian superfluid vortices which carry color-magnetic flux. The situation is dual to hadronic phase. Dual confinement of magnetic monopole by color-magnetic flux-tube has been shown to exist. I would like to analyze tis system closely in the presence of fermions.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Bose Natl. Ctr., Kolkata(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      Bose Natl. Ctr., Kolkata
  • [国際共同研究] University of Massachusetts(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Massachusetts
  • [雑誌論文] Low-energy Effective World-sheet Theory of a Non-Abelian Vortex in High Density QCD Revisited: A Regular Gauge Construction2017

    • 著者名/発表者名
      Chandrasekhar Chatterjee, Muneto Nitta
    • 雑誌名

      Phys.Rev.

      巻: D95 ページ: 085013, 1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.95.085013

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Low energy dynamics of a vortex in 3P2 superfluids in neutron stars2017

    • 著者名/発表者名
      Chandrasekhar Chatterjee, Mareike Haberichter, Muneto Nitta
    • 学会等名
      日本物理学会, 第72回年次大会(2017年)
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] Stable Non-Abelian vortices and zero modes in dense QCD2017

    • 著者名/発表者名
      Chandrasekhar Chatterjee
    • 学会等名
      Topological Science Workshop 2017
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-02-23 – 2017-02-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Zero modes of non-Abelian vortices in dense QCD and their effective action2017

    • 著者名/発表者名
      Chandrasekhar Chatterjee
    • 学会等名
      Quarks and Compact Stars 2017 (QCS 2017)
    • 発表場所
      Yukawa Institute for Theoretical Physics (YITP), Kyoto University, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2017-02-20 – 2017-02-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-Abelian vortices and Aharonov-Bohm effects in dense QCD2016

    • 著者名/発表者名
      Chandrasekhar Chatterjee
    • 学会等名
      Compact stars and gravitational waves
    • 発表場所
      Yukawa Institute for Theoretical Physics (YITP), Kyoto University, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-10-31 – 2016-11-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Coupling between Majorana fermions and Nambu-Goldstone bosons inside a non-Abelian vortex in dense QCD2016

    • 著者名/発表者名
      Chatterjee Chandrasekhar, 新田宗土, Mattia Cipriani
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学 木花キャンパス(宮崎県宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-24

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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