Örgü Kuantum Renk Dinamiği I

Benzer belgeler
Örgü Kuantum Renk Dinamiği

Güray Erkol Özyeğin Üniversitesi

Örgü Kuantum Renk Dinamiği II

2+1 Boyutlu Eğri Hiperyüzeyde Dirac Denklemi

Kuantum Mekaniğinin Varsayımları

Özet: Açısal momentumun türetimi. Açısal momentum değiştirme bağıntıları. Artırıcı ve Eksiltici İşlemciler Kuantum Fiziği Ders XXI

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

Birinci Sınıf Bağlar Ayar Dönüşümlerinin Jeneratörleri midir?

8.04 Kuantum Fiziği Ders XII

Süpersimetriye giriş : 1 boyutta süpersimetri, süpercebir ve süperuzay

MIT Açık Ders Malzemeleri Bu materyallerden alıntı yapmak veya Kullanım Koşulları hakkında bilgi almak için

Bu durumu, konum bazında bileşenlerini, yani dalga fonksiyonunu, vererek tanımlıyoruz : ) 1. (ikx x2. (d)

FEM ile, Hapsolmuş Kuantum Mekaniksel Sistemlerin Çözümü

ENİNE DEMET DİNAMİĞİ. Prof. Dr. Abbas Kenan Çiftçi. Ankara Üniversitesi

Genel Göreliliğin Modifikasyonları: Karanlık Madde ve Karanlık Enerji

8.04 Kuantum Fiziği Ders IV. Kırınım olayı olarak Heisenberg belirsizlik ilkesi. ise, parçacığın dalga fonksiyonu,

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

Newton un F = ma eşitliğini SD den türete bilir miyiz?

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

Diferansiyel denklemler uygulama soruları

Bölüm 1: Lagrange Kuramı... 1

IceCube Deneyinde Gözlemlenen PeV Enerjili Olayların Renk Sekizlisi Nötrino Yorumu

8.04 Kuantum Fiziği Ders X. Schrödinger denk. bir V(x) potansiyeli içinde bir boyutta bir parçacığın hareketini inceler.

) 2, ω 2 = k ve ε m m

İstatistiksel Mekanik I

Birinci Mertebeden Adi Diferansiyel Denklemler

Parçacık Fiziği. Dr. Bora Akgün / Rice Üniversitesi CERN Türkiye Öğretmenleri Programı Temmuz 2015

Stokastik Süreçler. Bir stokastik süreç ya da rastgele süreç şöyle tanımlanabilir.

f(t)e st dt s > 0 Cebirsel denklem s- tanım bölgesi L 1 Unutulmamalıdır ki, farklı türden tanım ve değer uzayları arasında

Zamandan bağımsız pertürbasyon teorisi tartışmamızda bu noktaya kadar, sonuçlarımızın

Yer Değiştirmeyen Ayar Teorileri ve Seiberg Witten Haritası

MIT Açık Ders Malzemeleri Bu materyallerden alıntı yapmak veya Kullanım Koşulları hakkında bilgi almak için

Tek Boyutlu Potansiyeller: Potansiyel eşiği

ELE401/ /17 GÜZ ÖDEV 2 - ÇÖZÜMLER

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

UBT Foton Algılayıcıları Ara Sınav Cevap Anahtarı Tarih: 22 Nisan 2015 Süre: 90 dk. İsim:

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

FEM ile, Hapsolmuş Kuantum Mekaniksel Sistemlerin Çözümü

Akışkan Kinematiği 1

KPSS MATEMATÝK. SOYUT CEBÝR ( Genel Tekrar Testi-1) N tam sayılar kümesinde i N için, A = 1 i,i 1

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

PROBLEMLERLE GÖRELİ MEKANİK VE ELEKTRODİNAMİK

Temel Parçacık Dinamikleri. Sunum İçeriği

Rastgele Süreçler. Rastgele süreç konsepti (Ensemble) Örnek Fonksiyonlar. deney. Zaman (sürekli veya kesikli) Ensemble.

DENEY 1. İncelenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi

KUANTUM AYAR ALAN TEORİLERİNİN KUANTİZASYONU VE STANDART MODEL QUANTIZATION OF QUANTUM GAUGE FIELD THEORIES AND THE STANDARD MODEL

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

ANADOLU ÜNİVERSİTESİ. ENM 317 Prof. Dr. Nihal ERGİNEL

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ MEZON MOLEKÜLLERİNE KUARKONYUM KATKISI. Elif CİNCİOĞLU FİZİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

Fiziksel bir olayı incelemek için çeşitli yöntemler kullanılır. Bunlar; 1. Ampirik Bağıntılar 2. Boyut Analizi, Benzerlik Teorisi 3.

Süpernova Nötrinoları ve Güncel Nötrino Araştırmaları

Tılsımlı Baryonların Elektromanyetik Özellikleri

H(t) + O(ɛ 2 ) var. Yukarıda U(t + ɛ, t) için elde ettiğimiz sonucumuzu bu ifadede yerine koyunca her iki tarafı. = H(t)U(t, t 0 )

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

B ol um 5 ANALOG IS ARETLER IN SPEKTRUM ANAL IZ I

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

Bölüm 3. Tek Serbestlik Dereceli Sistemlerin Zorlanmamış Titreşimi

Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi Fizik Doktora Programı. Program kapsamında sunulacak olan seçmeli dersler ve içerikleri :

MSGSÜ FİZİK YÜKSEKLİSANS PROGRAMI

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

Parçacık Fiziğinde Korunum Yasaları

8.04 Kuantum Fiziği Ders V ( ) 2. = dk φ k

Diverjans teoremi ise bir F vektörüne ait hacim ve yüzey İntegralleri arasındaki ilişkiyi ortaya koyar ve. biçiminde ifade edilir.

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

elde ederiz. Bu son ifade yeniden düzenlenirse,

A. Seçilmiş bağıntılar Zamana bağlı Schrödinger denklemi: Zamandan bağımsız Schrödinger denklemi: Hamilton işlemcisinin konum temsili

YAZILI SINAV SORU ÖRNEKLERİ MATEMATİK

STANDART MODEL ÖTESİ YENİ FİZİK

Tek Değişkenli Sürekli Dağılımlar-III

ELEKTRON-POZİTRON VE ELEKTRON-FOTON ÇARPIŞTIRICILARINDA SÜPERSİMETRİ PARAMETRE UZAYININ

Lineer Bağımlılık ve Lineer Bağımsızlık

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

T.C. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ. n-boyutlu KAPALI, DURAĞAN EVREN İÇİN YENİDEN NORMALİZE EDİLMİŞ BOŞLUK ENERJİ YOĞUNLUĞU

A B = A. = P q c A( X(t))

İşaret ve Sistemler. Ders 11: Laplace Dönüşümleri


8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

Magnetic Materials. 10. Ders: Ferimanyetizma. Numan Akdoğan.

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

Bahar Yarıyılı D_IFERANS_IYEL DENKLEMLER II ARA SINAV 6 Nisan 2011 Süre: 90 dakika CEVAP ANAHTARI. y = c n x n+r. (n + r) c n x n+r 1 +

Kesirli Türevde Son Gelişmeler

DİKKAT! SORU KİTAPÇIĞINIZIN TÜRÜNÜ A OLARAK CEVAP KÂĞIDINIZA İŞARETLEMEYİ UNUTMAYINIZ. MATEMATİK SINAVI MATEMATİK TESTİ

Temel Sabitler ve Birimler

Temel Sabitler ve Birimler

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

DOKTORA TEZİ KORKUT OKAN OZANSOY ANKARA

Toplam İkinci harmonik. Temel Üçüncü harmonik. Şekil 1. Temel, ikinci ve üçüncü harmoniğin toplamı

2 Ders Kodu: FZK Ders Türü: Zorunlu 4 Ders Seviyesi Lisans

FİZİK 4. Ders 10: Bir Boyutlu Schrödinger Denklemi

Başka Boyutlar Arayışı-1:

İstatistiksel Mekanik I

Kuantum Grupları. Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara. Münevver Çelik. Feza Gürsey Enstitüsü, İstanbul 10 Şubat, 2010

Yapı Sistemlerinin Hesabı İçin. Matris Metotları. Prof.Dr. Engin ORAKDÖĞEN Doç.Dr. Ercan YÜKSEL Bahar Yarıyılı

Yapı Sistemlerinin Hesabı İçin. Matris Metotları. Prof.Dr. Engin ORAKDÖĞEN Doç.Dr. Ercan YÜKSEL Bahar Yarıyılı

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği Bahar

Pratik Kuantum Tarifleri. Adil Usta

Transkript:

Örgü Kuantum Renk Dinamiği I Güray Erkol, Kadir Utku Can Özyeğin Üniversitesi ULUYEF Kış Okulu, 2012 Image: http://www.bu.edu/tech/research/visualization/about/gallery/qcd/ 1 / 48

2 / 48 İçerik 1 Örgü Üzerinde Yol İntegrali Neden Örgü? Araçlar Euclidean korelatörleri KM bir sistem için yol integrali KG alanı için yol integrali İstatistiksel mekanik ile bağlantı 2 Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD QCD nin Örgü Diskritizasyonu Wilson Ayar Eylemi Wilson fermion eylemi

3 / 48 İçerik Örgü Üzerinde Yol İntegrali Neden Örgü? 1 Örgü Üzerinde Yol İntegrali Neden Örgü? Araçlar Euclidean korelatörleri KM bir sistem için yol integrali KG alanı için yol integrali İstatistiksel mekanik ile bağlantı 2 Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD QCD nin Örgü Diskritizasyonu Wilson Ayar Eylemi Wilson fermion eylemi

4 / 48 Örgü Üzerinde Yol İntegrali Maddenin temel yapı taşları Neden Örgü?

5 / 48 Standart Model Örgü Üzerinde Yol İntegrali Neden Örgü?

6 / 48 QCD Örgü Üzerinde Yol İntegrali Neden Örgü? Figure: (PDG 2011) Figure: (S. Necco [hep-lat/0306005])

Örgü Üzerinde Yol İntegrali Neden Örgü? 7 / 48 QCD QCD güçlü etkileşimlerin kuark ve gluonlar cinsinden formülasyonudur. Pertürbatif yaklaşımlar hadron ölçeğindeki süreçlerde ( 1 GeV) uygulanamaz çünkü bu ölçekte α s 1. Kuarkların kütlelerini bilsek de mezon ve baryonların kütlesini pertürbatif yöntemlerle hesaplayamayız. Hadronların kütlesinin neredeyse tamamı gluonların lineer olmayan güçlü etkileşimlerinden kaynaklanmaktadır.

Örgü Üzerinde Yol İntegrali Neden Örgü? 8 / 48 Neden Örgü? Diskritize uzay-zaman, pertürbatif olmayan bir regülarizasyon sağlar: Örgü aralığı a bir ultraviolet limit oluşturur. Bilgisayarlar üzerinde İstatistiksel Mekanik in de yöntemleri kullanılarak simüle edilebilir. Bu simülasyonlar aracılığıyla hadronların temel fiziksel özellikleri bulunabilir. Örgü QCD doğrudan QCD Lagrangian ından başlayarak hesapların yapıldığı bir yöntemdir.

9 / 48 İçerik Örgü Üzerinde Yol İntegrali Araçlar 1 Örgü Üzerinde Yol İntegrali Neden Örgü? Araçlar Euclidean korelatörleri KM bir sistem için yol integrali KG alanı için yol integrali İstatistiksel mekanik ile bağlantı 2 Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD QCD nin Örgü Diskritizasyonu Wilson Ayar Eylemi Wilson fermion eylemi

10 / 48 İki temel araç Örgü Üzerinde Yol İntegrali Araçlar Birinci anahtar denklem 1 ] lim Tr [e (T t)ĥ Ô T 2e tĥ Ô 1 = Z T n 0 Ô 2 n n Ô 1 0 Z T = Tr[e TĤ ] İkinci anahtar denklem 1 ] Tr [e (T t)ĥ Ô 2e tĥ Ô 1 = 1 D[φ]e SE[φ] O 2[φ(t)]O 1[φ(t)] Z T Z T n

11 / 48 İçerik Örgü Üzerinde Yol İntegrali Euclidean korelatörleri 1 Örgü Üzerinde Yol İntegrali Neden Örgü? Araçlar Euclidean korelatörleri KM bir sistem için yol integrali KG alanı için yol integrali İstatistiksel mekanik ile bağlantı 2 Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD QCD nin Örgü Diskritizasyonu Wilson Ayar Eylemi Wilson fermion eylemi

12 / 48 Euclidean korelatörleri Örgü Üzerinde Yol İntegrali Euclidean korelatörleri Euclidean korelatör O 2(t)O 1(0) = 1 ] Tr [e (T t)ĥ Ô 2e tĥ Ô 1 Z T e tĥ = ( t) j j=0 j! Ĥ j Ĥ n = E n n Partition fonksiyonu Z T = n n e TĤ n = n e TEn

Örgü Üzerinde Yol İntegrali Euclidean korelatörleri Euclidean korelatörleri İki operatörün Euclidean korelatörü O 2(t)O 1(0) = 1 m e (T t)ĥ Ô 2 n n e tĥ Ô 1 m Z T m,n = 1 e (T t)em m Ô 2 n e ten n Ô 1 m Z T m,n Korelatör min enerjiye göre yazılabilir: Euclidean korelatörü e t En e (T t) Em m Ô 2 n n Ô 1 m m,n O 2(t)O 1(0) = 1 + e T E 1 + e T E 2 +... E n = E n E 0 (Enerji vakuma göre tanımlanır.) 13 / 48

Örgü Üzerinde Yol İntegrali Euclidean korelatörleri Euclidean korelatörleri T limiti lim T O2(t)O1(0) = m e ten 0 Ô 2 n n Ô 1 0 Sadece E m = 0 yani m = 0 durumları kalır. Hadronik durum n = p lim O2(t)O1(0) = T p O p 0 2 e tep + p O p 0 2 e te p +... Yeterince büyük zaman aralıkları için sadece ground state: E p > E p Euclidean zaman t iτ 14 / 48

15 / 48 İçerik Örgü Üzerinde Yol İntegrali KM bir sistem için yol integrali 1 Örgü Üzerinde Yol İntegrali Neden Örgü? Araçlar Euclidean korelatörleri KM bir sistem için yol integrali KG alanı için yol integrali İstatistiksel mekanik ile bağlantı 2 Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD QCD nin Örgü Diskritizasyonu Wilson Ayar Eylemi Wilson fermion eylemi

16 / 48 Harmonik osilatör Örgü Üzerinde Yol İntegrali KM bir sistem için yol integrali x-eksenine kısıtlanmış bir potansiyel içerisindeki tek parçacık Hamiltonian: Ĥ = ˆp2 2m + Û Partition function Z T = Tr[e TĤ ] = dx x e TĤ x Partition function ( m ) NT /2 Z T = dx 0... dx NT 1 exp ɛ 2πɛ N T 1 j=0 ( m/2 ( xj+1 x ) 2 ) j + U(xj) ɛ

Örgü Üzerinde Yol İntegrali KM bir sistem için yol integrali 17 / 48 Eylem T = ɛn T Yavaş değişen yollar için x j+1 x j ɛ N T 1 = ẋ(t) + O(ɛ) ɛ... = j=0 T 0 dt... + O(ɛ) Sonuç olarak ɛ N T 1 j=0 ( m/2 ( xj+1 x ) 2 j + U(xj)) = ɛ T 0 ( m ) dt 2 ẋ(t)2 + U (x(t)) + O(ɛ)

Örgü Üzerinde Yol İntegrali KM bir sistem için yol integrali 18 / 48 Eylem Sonuç olarak ɛ N T 1 j=0 ( m/2 ( xj+1 x ) 2 j + U(xj)) = ɛ T 0 ( m ) dt 2 ẋ(t)2 + U (x(t)) + O(ɛ) Sağ taraf Euclidean eylem olarak bilinir Euclidean eylem T is E [x, ẋ] = i 0 ( m ) dt 2 ẋ(t)2 + U(x(t))

Örgü Üzerinde Yol İntegrali KM bir sistem için yol integrali 19 / 48 Eylem Euclidean zamanı ɛ genişliğinde N T adıma böl. Her adımda x j değişkenini dan + a integre et. x j değerlerinin kümesi bir yola karşılık gelir. Bütün yollar üzerinden integre et.

20 / 48 İçerik Örgü Üzerinde Yol İntegrali KG alanı için yol integrali 1 Örgü Üzerinde Yol İntegrali Neden Örgü? Araçlar Euclidean korelatörleri KM bir sistem için yol integrali KG alanı için yol integrali İstatistiksel mekanik ile bağlantı 2 Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD QCD nin Örgü Diskritizasyonu Wilson Ayar Eylemi Wilson fermion eylemi

21 / 48 Klein-Gordon alanı Örgü Üzerinde Yol İntegrali KG alanı için yol integrali Gerçek skaler alanlar için φ(t, x) (bağlaşık osilatörler sistemi) Eylem S = dt d 3 x L(φ(t, x), µ φ(t, x)) Lagrangian yoğunluğu L(φ, µφ) = 1 2 ( µφ)( µ φ) m2 2 φ2 V(φ) = 1 2 φ 2 1 2 ( φ) 2 m2 2 φ2 V(φ) Euclidean uzayda (t iτ) eksi işareti bütün terimlerde var. Örn. V(φ(t, x)) = λφ(t, x) 4 düşünülebilir.

22 / 48 Partition fonksiyonu Örgü Üzerinde Yol İntegrali KG alanı için yol integrali Euler-Lagrange denklemlerini kullanarak ( ) L µ L ( µ φ) φ = 0 Klein-Gordon denklemi µ ( µ φ) + m 2 φ + V(φ) = 0 Partition function ( ) Z T = Dφ 0 φ 0 e TĤ a 3 N3 N T 2 φ 0 2πɛ Dφ 0... Dφ NT 1e S E[φ]

23 / 48 Örgü üzerinde eylem Örgü Üzerinde Yol İntegrali KG alanı için yol integrali Eylem S E[φ] = ɛa 3 n,n 4 Λ 1 2 ( φ( n + j, n 4) φ( n j, n 4) 2a ( φ( n, n4 + 1) φ( n, n 4) ɛ ) 2 + 1 2 3 j=1 ) 2 ] + m2 2 φ( n, n4)2 + V[φ( n, n 4)] 4D Lattice Λ = ( n, n 4 ) n Λ 3, n 4 = 0, 1,..., N T 1 D[φ] = dφ( n, n 4 ) ( n,n 4 ) Λ

24 / 48 Örgü Üzerinde Yol İntegrali Örgü üzerinde korelatörler KG alanı için yol integrali Partition function ( ) a 3 N3 N T 2 Z T = 2πɛ D[φ]e S E[φ] Operatörlerle yol integrali ( ) a 3 N3 N T 2 1 O 2(t)O 1(0) = 2πɛ Z T D[φ]e S E[φ] O 2[φ]O 1[φ] Zaman ve uzay için aynı örgü sabiti: ɛ = a S E[φ] = a [ ( ) ] 2 4 1 φ(n + ˆµ) φ(n ˆµ) + m2 2 2a 2 φ(n)2 + V[φ(n)] n Λ

Örgü Üzerinde Yol İntegrali KG alanı için yol integrali 25 / 48 Yöntem Euclidean zaman dilimi T yi ɛ büyüklüğündeki N T adıma böl: T ɛt Sürekli uzayı 3D sonlu bir örgü ile değiştir: : x a n, n i = 0, 1,..., N 1 (i = 1, 2, 3) Operatörler φ( n) örgünün sadece köşelerinde bulunurlar. Toplamda N 3 örgü köşesi, 2N 3 tane serbestlik derecesi bulunmaktadır. Periyodik sınır koşullarını seç (n j = N köşesi n j = 0 köşesi ile aynıdır). Euclidean korelatörde bulunan alan operatörlerini klasik örgü alanlarıyla değiştirerek fonksiyonel durumuna getir. Boltzmann faktörünün ağırlığını kullanarak ve olası bütün konfigürasyonlar üzerinden integre ederek Euclidean korelatörleri hesapla. En sonda süreklilik limitini al (a 0).

26 / 48 İçerik Örgü Üzerinde Yol İntegrali İstatistiksel mekanik ile bağlantı 1 Örgü Üzerinde Yol İntegrali Neden Örgü? Araçlar Euclidean korelatörleri KM bir sistem için yol integrali KG alanı için yol integrali İstatistiksel mekanik ile bağlantı 2 Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD QCD nin Örgü Diskritizasyonu Wilson Ayar Eylemi Wilson fermion eylemi

27 / 48 İstatistiksel mekanik Örgü Üzerinde Yol İntegrali İstatistiksel mekanik ile bağlantı P[s] = 1 Z e βh[s] :Sistemi belirli bir konf.da bulma olasılığı (β = 1 k B T ) Z = {s} e βh[s] :Partition fonksiyonu O = 1 Z e βh[s] O[s] :Beklenen değer İstatistiksel mekanik vs. Örgü e βh e S E {s} D[φ]

28 / 48 İçerik Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD 1 Örgü Üzerinde Yol İntegrali Neden Örgü? Araçlar Euclidean korelatörleri KM bir sistem için yol integrali KG alanı için yol integrali İstatistiksel mekanik ile bağlantı 2 Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD QCD nin Örgü Diskritizasyonu Wilson Ayar Eylemi Wilson fermion eylemi

29 / 48 Örgü Üzerinde QCD Fermion and Ayar Alanları Sürekli QCD Fermion Alanları ( ) I 0 ψ (f ) (x)α ψ(f ) (x)α ψ = ψ γ 0 γ 0 = c c 0 I x: uzay-zaman pozisyonu f: çeşni indisi α: Dirac Spinor indisi α=1,2,3,4 c: renk indisi c=1,2,3 Ayar Alanları x : uzay-zaman pozisyonu A µ (x) cd = µ : Lorentz indisi c, d : renk indisi c, d = 1, 2, 3 Traceless, Hermitian 3 3 matrisler.

30 / 48 Ayar Eylemi Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD Fermion Eylemi S F [ψ, ψ, N A] = f =1 d 4 x ψ (f ) (x)[ / + iga/(x) + m (f ) ]ψ (f ) (x) Euclidean γ-matrisleri: {γ µ, γ ν } = 2δ µν I (γ µ ( µ + ia µ (x)) + m)ψ(x) = 0 (Euclidean Dirac denklemi) Gluon Eylemi S G [A µ (x)] = 1 2 d 4 xtr[f µν F µν ] F µν = µ A ν ν A µ + ig[a µ, A ν ]

31 / 48 Ayar Eylemi Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD Fermion Eylemi S F [ψ, ψ, N A] = f =1 d 4 x ψ (f ) (x)[ / + iga/(x) + m (f ) ]ψ (f ) (x) Euclidean γ-matrisleri: {γ µ, γ ν } = 2δ µν I (γ µ ( µ + ia µ (x)) + m)ψ(x) = 0 (Euclidean Dirac denklemi) Gluon Eylemi S G [A µ (x)] = 1 2 d 4 xtr[f µν F µν ] F µν = µ A ν ν A µ + ig[a µ, A ν ]

Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD Ayar Değişmezlik QCD de quarklar renk rotasyonları altında değişmez kalır. Her bir uzay-zaman noktasında complex 3 3 bir matris seç: Ω(x). Ω(x) = Ω(x) 1 (Unitary) ve det[ω(x)]=1 SU(3) Komutatif olmayan grup işlemleri Abelian olmayan grup ψ(x) ψ (x) = Ω(x)ψ(x) ve ψ(x) ψ (x) = ψ(x)ω(x) transformasyonlar altında S F [ψ, ψ, A ] = S F [ψ, ψ, A] 32 / 48

33 / 48 Ayar Değişmezlik Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD Fermion Eylemi S F [ψ, ψ, A ] = d 4 x ψ(x)ω(x) [γ µ ( µ + ia µ(x) + m]ω(x)ψ(x) Kütle teriminde ayar transformasyon matrisleri yok olur. µ + ia µ (x) =Ω(x) ( µ + ia µ (x)) Ω(x) = µ + Ω(x) ( µ Ω(x)) + iω(x) A µ(x)ω(x) Ayar değişmezliği sağlamak için ayar alanları da dönüştürülmelidir: A µ (x) A (x) = Ω(x)A µ (x)ω(x) + i( µ Ω(x))Ω(x)

Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD Ayar Eylemi Gluon Eylemi S G [A ] = S G [A] D µ (x) = µ + i A µ (x) (Covariant türev; D µ (x)ψ(x) ve ψ(x) aynı şekilde dönüşür). F µν (x) = i[d µ (x), D ν (x)] = µ A ν (x) ν A µ (x) + i[a µ (x), A ν (x)] (field strength tensor) F µν (x) F µν(x) = Ω(x)F µν (x)ω(x) S G [A] = 1 2g 2 d 4 x Tr[F µν (x)f µν (x)] (Ayar eylemi) Tr sayesinde ayar eylemi transformasyon altında değişmez kalır. 34 / 48

35 / 48 Ayar Eylemi Gluon Eylemi Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD Renk Bileşenleri A µ (x) = F µν (x) = 8 A i µ(x)t i, i=1 T i Gell-Mann matrisleri 8 { µ A i ν(x) ν A i µ(x) gf jki [A j µ, A k ν] }T i }{{} Fµν(x) i i=1 S G [A µ (x)] = 1 4 8 i=1 d 4 xf i µνf µν i

36 / 48 İçerik Örgü Üzerinde QCD QCD nin Örgü Diskritizasyonu 1 Örgü Üzerinde Yol İntegrali Neden Örgü? Araçlar Euclidean korelatörleri KM bir sistem için yol integrali KG alanı için yol integrali İstatistiksel mekanik ile bağlantı 2 Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD QCD nin Örgü Diskritizasyonu Wilson Ayar Eylemi Wilson fermion eylemi

37 / 48 Örgü Üzerinde QCD Fermionların sade diskritizasyonu Serbest fermion durumu QCD nin Örgü Diskritizasyonu Fermion Alanları ψ(x) ψ(a n) ψ(x) ψ(a n), a örgü aralığı N uzay örgü adımlarının sayısı {}}{ n = (n 1, n 2, n 3, n 4 ), n 1,2,3 = 0, 1,..., N 1 n 4 = 0, 1,..., N T 1 }{{} N T zaman adımlarının sayısı Eylem S F [ψ, ψ] = a 4 n Λ ψ(n) [ 4 µ=1 γ µ ψ(n + ˆµ) ψ(n ˆµ) 2a + mψ(n) ]

Örgü Üzerinde QCD QCD nin Örgü Diskritizasyonu Fermionların sade diskritizasyonu Diskritize Fermion Eylemi Bağlantı değişkenleri olarak ayar alanları: Türev terimi S F [ψ, ψ] SU(3) transformasyonları altında ayar değişmez değildir, yani ψ(n)ψ(n + ˆµ) ψ (n)ψ (n + ˆµ) = ψ(n)ω(n) Ω(n + ˆµ)ψ(n + ˆµ) SU(3) grup elemanlarını U µ (n) katarak SU(3) değişmezliğini sağlayabiliriz: ψ (n)u µ(n)ψ (n + ˆµ) = ψ(n)ω(n) U µ(n)ω(n + ˆµ)ψ(n + µ) U µ (n) U µ(n) = Ω(n)U µ (n)ω (n + ˆµ) n ˆµ U µ (n) U µ (n ˆµ) n n +ˆµ U µ (n) 38 / 48

39 / 48 Örgü Üzerinde QCD Fermionların sade diskritizasyonu Diskritize Fermion Eylemi QCD nin Örgü Diskritizasyonu Ayar değişmez fermion eylemi S F[ψ, ψ, U] = a [ 4 4 U µ(n)ψ(n + ˆµ) U µ(n)ψ(n ˆµ) ψ(n) γ µ 2a n Λ µ=1 + mψ(n) ] U µ (n) = exp(ia A µ (n)) Küçük a değerleri için U µ (n) = I + i a A µ (n) + O(a 2 ) S F [ψ, ψ, U] = SF 0 [ψ, ψ] + SF I [ψ, ψ] SF 0 serbest kısım SF I [ψ, ψ] = ia 4 4 ψ(n)γ µ A µ (n)ψ(n) + O(a) etkileşim kısmı n Ω µ=1

40 / 48 İçerik Örgü Üzerinde QCD Wilson Ayar Eylemi 1 Örgü Üzerinde Yol İntegrali Neden Örgü? Araçlar Euclidean korelatörleri KM bir sistem için yol integrali KG alanı için yol integrali İstatistiksel mekanik ile bağlantı 2 Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD QCD nin Örgü Diskritizasyonu Wilson Ayar Eylemi Wilson fermion eylemi

41 / 48 Örgü Üzerinde QCD Wilson Ayar Eylemi Örgü üzerinde ayar değişmez objeler Örgü üzerinde n 0 ve n 1 noktalarını bağlayan yol: P[U] = U µ0 (n 0 )U µ1 (n 0 + ˆµ 0 )... U µk 1 (n 1 ˆµ k 1 ) P[U] P[U ] = Ω(n 0 )P[U]Ω(n 1 ) n,µ P U µ (n) Uçlarına quark alanları ekleyerek ayar değişmez bir nesne elde edilebilir: ψ(n 0 )P[U]ψ(n 1 ) İkinci bir yol [ kapalı bir döngü ] seçip trace almak: L[U] = Tr U µ (n) (n,µ) L

Örgü Üzerinde QCD Wilson Ayar Eylemi 42 / 48 Wilson Ayar Eylemi "Plaquette" Plaquette: Bağlantı değişkenlerinden üretilebilen en basit ayar değişmez nesne U µν(n) = U µ(n)u ν(n + ˆµ)U µ(n + ˆν)U ν(n) Diskritize ayar eylemi S G [U] = 2 g 2 Re { Tr[I U µν (n)] } n Λ µ<ν

43 / 48 İçerik Örgü Üzerinde QCD Wilson fermion eylemi 1 Örgü Üzerinde Yol İntegrali Neden Örgü? Araçlar Euclidean korelatörleri KM bir sistem için yol integrali KG alanı için yol integrali İstatistiksel mekanik ile bağlantı 2 Örgü Üzerinde QCD Sürekli QCD QCD nin Örgü Diskritizasyonu Wilson Ayar Eylemi Wilson fermion eylemi

44 / 48 Wilson fermion eylemi Örgü Üzerinde QCD Wilson fermion eylemi Örgü Dirac operatörü S F[ψ, ψ, U] = a 4 n,m Λ a,b,α,β ψ(n)α a D(n m) αβ ab ψ(m) β b D(n m) αβ ab = 4 U µ(n) abδ n+ˆµ,m U µ(n) abδ n ˆµ,m (γ µ)α + m δ αβ δ β abδ n,m 2a µ=1 Fourier transform ve Quark propagatörü D(p) = mi + i a 4 γ µ sin(p µa) µ=1 D(p) 1 = mi ia 1 m γµ sin(pµa) m 2 + a 2 µ sin(pµa)2

45 / 48 Wilson fermion eylemi Örgü Üzerinde QCD Wilson fermion eylemi Örgü Dirac operatörü D(p) 1 m=0 = ia 1 µ γµ sin(pµa) a a 0 i µ γµpµ 2 µ sin(pµa)2 p 2 Sürekli uzayda propagatörün p = (0, 0, 0, 0) noktasında tek kutbu olmasına rağmen örgü üzerinde ek 15 tane daha kutup var: p = (π/a, 0, 0, 0), (0, π/a, 0, 0),..., (π/a, π/a, π/a, π/a)

46 / 48 Wilson fermionları Örgü Üzerinde QCD Wilson fermion eylemi Ekstra kutuplardan kurtulmalıyız. Wilson Dirac operatörü D(p) = mi + i a 4 γ µ sin(p µa) + I 1 4 (1 cos(p µa)) a µ=1 }{{} Wilson terimi µ=1 Wilson terimi p µ = 0 durumunda yok olur, p µ = π/a durumunda ise fazladan bir kütle terimi getirir: m + 2l a l = momentum bileşenlerinin sayısı a 0 limitinde çiftleyiciler çok ağırlaşır ve ayrışır.

Örgü Üzerinde QCD Wilson fermion eylemi Wilson fermionları Wilson Dirac operatörü D(n m) αβ ab = ( m + 4 ) δ αβ δ abδ n,m 1 a 2a ±4 µ=±1 (I γ µ) αβ U µ(n) abδ n+ˆµ,m Sonuç olarak: QCD Örgü yol integrali O 2 (t)o 1 (0) = 1 Z T D[ψ, ψ]d[u]e S F[ψ, ψ,u] S G [U] O 2 [ψ, ψ, U]O 1 [ψ, ψ, U] = 1 Z T D[ψ, ψ]d[u]e S F[ψ, ψ,u] S G [U] 47 / 48

Örgü Üzerinde QCD Wilson fermion eylemi 48 / 48 Özet Quark ve gluonların genel özelliklerini tartıştık ve bunları örgüye yerleştirdik. Fermion alanlarının renk dönüşümü altında değişmezliğini sağlamak için ayar alanlarını tanımladık. Kapalı döngülerde ayar değişkenlerinin sıralı çarpımının ayar değişmez olduğunu gösterdik ve plaquetteleri kullanarak ayar eylemini kurduk. Bu nesneleri kullanarak yol integralinin kuantizasyonunu yarattık.