1/N展开

科技工作者之家 2020-11-17

在量子场论和统计力学中,1/N展开(又称为大N展开)是一种对具有内禀对称群(例如SO(N)或SU(N))的量子场论的微扰分析方法。

简介在量子场论和统计力学中,1/N展开(又称为大N展开)是一种对具有内禀对称群(例如SO(N)或SU(N))的量子场论的微扰分析方法。它对分析对象的属性以的幂展开,而是一个很小的参数。

这种方法用于量子色动力学(尽管其中N只是3),对应规范群为SU(3)。另一项应用是分析粒子物理学中的AdS/CFT对偶。

凝聚态物理学中也大量使用此方法,它是平均场近似的坚实基础。1

摄动理论摄动理论使用一些特别的数学方法来对于很多不具精确解的问题给出近似解,这些方法从相关的较简单问题的精确解开始入手。摄动理论将原本问题分为具有精确解的较简单部分与不具精确解的微扰部分。摄动理论适用的问题通常具有以下性质:通过加入一个微扰项于较简单部分的数学表述,可以计算出整个问题的近似解。1

量子色动力学量子色动力学(英语:Quantum Chromodynamics,简称QCD)是一个描述夸克胶子之间强相互作用的标准动力学理论,它是粒子物理标准模型的一个基本组成部分。夸克是构成重子(质子、中子等)以及介子(π、K等)的基本单元,而胶子则传递夸克之间的相互作用,使它们相互结合,形成各种核子和介子,或者使它们相互分离,发生衰变等。多年来量子色动力学已经收集了庞大的实验证据。1

AdS/CFT对偶在理论物理学中,AdS/CFT对偶(英语:AdS/CFT correspondence)又称马尔达西那对偶(英语:Maldacena duality)和规范/重力对偶(英语:gauge/gravity duality),全称为反德西特/共形场论对偶(英语:Anti-deSitter/ConformalFieldTheory correspondence),是两种物理理论间的假想联系。对偶的一边是共形场论,是量子场论的一种,量子场论中还包括与描述基本粒子的杨-米尔斯理论相近的其他理论。而对偶的另一边则是反德西特空间(AdS),是用于量子引力理论的空间。

此对偶代表着人类理解弦理论和量子引力的重大跃进。这是因为它为某些边界条件的弦理论表述提供了非摄动表述。同时也因为它是全息原理最成功的展演,全息原理是量子引力的概念,最初由杰拉德·特·胡夫特提出,之后由李奥纳特·萨斯坎德改良及提倡。

它亦为强耦合量子场论提供了强大的研究工具。此对偶的有用之处主要是在于它是一种强弱对偶;量子场论中的场有着很强的相互作用,而重力场的相互作用则很弱,因此在数学上也比较容易对付。所以在核物理与凝聚态物理学的研究中可以利用这对偶,将该领域的难题转译成数学上较易于对付的弦理论难题。

AdS/CFT对偶最早由胡安·马尔达西那于1997年末提出。而对偶的重要方面则由另外两篇论文详述,一篇是由史蒂芬·格布瑟、伊戈尔·克列巴诺夫和亚历山大·泊里雅科夫合著的,另一篇则是爱德华·威滕所撰写。截至2015年,马尔达西那的论文被超过10,000篇其他论文引用,名列高能物理领域引用次数的首位。1

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学

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