Sagaen om rodfæstede forskudte kvarker

Original: http://latticeguy.net/rooting.html


Michael Creutz


Abstract:
Jeg ser på den forankring kontrovers fra et historisk synspunkt og se på, hvordan jeg er kommet til den konklusion, at disse simuleringer, der involverer forskudte kvarker skal kasseres.


Den gitter gauge samfund er for nylig blevet ramt af en særdeles bitter kontrovers over en populær algoritme til at undersøge de ikke-perturbative interaktioner af kvarker og gluoner. Denne tilgang, der bygger på noget, der hedder forskudte” kvarker, kombineret med en ukontrolleret tilnærmelse til at justere antallet af dynamiske “varianterer kommet til at være en vigtig del af den amerikanske gitter QCD indsats. Men på grund af den enorme indsats i simuleringer med denne algoritme har praktiserende læger været uvillige til ærligt udforske teoretiske spørgsmål i forbindelse med den tilgang, dogmatisk hævdede, at det skal blive præcis i kontinuum grænse. Desværre er dette ikke muligt på grund af en forkert behandling af vigtige ikkeperturbative virkninger. Mange af verdens gittermaster teoretikere har erkendt dette problem, men udøvere af tilgangen ikke har. Her ser jeg på dette problem ud fra et historisk synspunkt og se på, hvordan jeg er kommet til den konklusion, at disse simuleringer, der involverer forskudte kvarker skal kasseres.

De vigtige spørgsmål begyndte at blive forstået i de teoretiske omdrejninger midten af 1970’erne. I denne periode kort efter QCD, at kvark begrænser dynamik kvarker og gluoner, blev formuleret, var det hurtigt klart, at der var mange fænomener i kvantefeltteori, der ikke kunne forstås i form af konventionel perturbationsteori. Disse omfattede solitoner, instantoner, indespærring og dualiteter mellem overfladisk helt forskellige feltteorier. Blandt de mere overraskende resultater af den periode var, at QCD havde en yderligere ikke-perturbative parameter, som regel udtrykt som den såkaldte CP overtræder vinkel theta. Fysikken, der tillader denne parameter skal vises er kernen af problemet med forskudte fermioner.

Hvordan theta indgår fysiske processer er subtile, og gennem årene lejlighedsvis spekulationer er foretaget, at dens virkninger kan forsvinde i normaliseret feltteori. Jeg har selv lavet sådan et forslag i et papir med T. Tudron (Phys.Rev.D16: 2978,1977). Jeg ved nu, at dette ikke er sandt.
Forankring problem er forbundet med en særlig fermion formulering, der har en iboende degeneration i antallet af fermioner. Især den simple forskudte fermion formuleringen har fire arter. Den rode recept er at erstatte fermion determinant for hver smag med sit fjerde rod i håb om, at dette vil give effekten af en enkelt smag. Som jeg diskuterer kort, dette mutilates vigtige aspekter af ikke-perturbative fysik.

Gennem 1980erne gitter gauge teori voksede hurtigt med den stigende erkendelse af, at det er tilladt kvantitative beregninger uafhængige af perturbationsteori. Manglen på de massive mængder af computing er nødvendige for dynamiske Fermion simuleringer betød imidlertid, at rode spørgsmålet ikke opstod. Og selv uden fermioner, tilstedeværelsen af et tegn problem, som giver store numeriske aflysninger forhindrede direkte studier af theta afhængighed. Jeg bør bemærke, at det ikke er dette tegn problem, der er problemet med forankring; det er snarere en forkert behandling af de fænomener, der gør theta en fysisk parameter, og disse fænomener er til stede, selv når theta forsvinder.

Det var ikke før 1995, at jeg indså, at theta let kunne forstås gennem sin rolle i effektive chirale Lagrangians. Dette var ikke en særlig ny idé, det var bare, at jeg personligt ikke havde forstået det før. I Phys.Rev.D52: 2951-2959,1995. (HEP-th / 9.505.112) Jeg drøftede dette med hensyn til den ærværdige lineære sigma model for pioner. Dette bygger på billedet af en energi potentiale ligner en “mexicansk hat” eller “vinflaske bund.” Vakuum er degenereret og de lette pioner repræsenterer marken udsving omkring dette minimum af potentialet. Til dette kan man inkorporere masserne som en “tilt” i potentialet favorisere en bestemt retning i felt rum. Men man kan gå videre og spørge hvordan en kvark masse forskel ændre dette billede. Dette giver anledning til højere ordens effekter, warp” potentialet i en kvadratisk måde. Man ender med tre parametre: tilt, vævet og det, at disse virkninger ikke behøver at være i samme retning. Disse parametre kort i en ikke-lineær måde de mere konventionelle parametre masserne af op og ned kvarker og den stærke CP vinkel theta. Denne enkle intuitive fortolkning overbeviste mig om, at theta faktisk havde fysiske betydning.
En potentiel give spontan symmetribrud

A potential giving spontaneous symmetry
breaking


Fig. 1: Vores forståelse af pionic fysik er baseret på spontan brud på chirale symmetri. Pioner er excitationer af kvark kondensat omkring en næsten degenereret minimum. Quark masser fordrejer dette potentiale. Op kvark masse ned quark masse og theta kort ikke-lineært på en vipning af potentialet, en kvadratisk vridning, og en vinkel mellem disse to effekter.

Justering af vridning tillader en at afdække nogle ret interessante fænomener. Især bevæger sig i parameter plads bliver det muligt at manipulere isoleret, men næsten degenererede minima og udsætte eksistensen af første orden faseovergange. Med hensyn til vinklen theta disse forekomme ved PI. Dette papir også kort diskuteres vil smag grupper større end SU (2), og hævder, at disse første ordens overgange theta = pi er et universelt fænomen, når flere kvarker er degenereret.

På dette tidspunkt min mistanke om forankring begyndte at størkne. I den chirale Lagrange sprog, er det naturligt at tænke på masserne som komplekse tal med theta er relateret til deres fase. Give N_f varianter en fælles masse med en fælles fase, den fysiske theta er antallet af varianter gange denne fase vinkel. I den komplekse masse fly, den første ordre overgang ved theta af pi manifesterer sig som N_f tilsvarende første ordens faseovergange slutter oprindelsen. Betragtes som en funktion af N_f, dette er et meget ikke-analytisk adfærd med en ny overgang vises for hver ny smag. Nu urodede forskudte fermioner har fire arter, man forventer fire overgange forsamlet oprindelsen. Den rode recept for at tage den fjerde rod af fermion determinant håber at efterligne virkningerne af en enkelt smag. Tager roden af fermion determinant er en forholdsvis glat proces, og jeg var forundret, hvordan dette kunne reducere disse fire overgange ind i en enkelt.

En naturlig måde at udforske dette yderligere er at overveje en række varianter i den chirale Lagrange og udforske adfærd som de er gjort ikke-degenereret. I HEP-th / 0303254 præsenteret I fasediagrammet tre smag QCD som en funktion af op, ned og mærkelige kvarkmasserne, alle holdes fast. Strukturen er ganske rig, med nogle regioner udviser spontan CP overtrædelse. De var forudset langt tidligere ved Dashen, og alle forekom hvor den konventionelle vinkel theta var pi.

The three flavor phase diagram

Fig. 2: Fasediagrammet for tre smag QCD som funktion af op og ned kvark masserne fast underlig kvark masse. De skraverede områder repræsenterer spontane CP-symmetri forekommer ved theta PI. Adskillelsen mellem faseovergangen linjer og grafen akser er savnet i forankring procedure.


Et særligt interessant træk ved dette fasediagram er, at noget særligt sker, når kun en enkelt kvark masse passerer gennem nul. Fordi gruppen er SU (N_f) og ikke U (N_f), tilstedeværelsen af ikkenul værdier for de øvrige kvark masserne stabiliserer vakuum i en region, når blot én masse er lille. Dette førte mig til at spørge, om der var nogle fysisk måling man kunne gøre for at afgøre, om en kvark masse var faktisk nul. Jeg kunne tænke på nogen, og foreslog, at en enkelt forsvindingspunkt kvark masse ikke kan være en fysisk begreb. Dette papir blev sendt til Physical Review D.

Det er her lort begyndte at slå blæseren. Der var en fælles lore at hvis op quark masse skulle forsvinde, så problemet hvorfor theta syntes at være fænomenologisk meget lille ville blive løst. Jeg sagde, at dette lore kan være forkert. Dette kørte dommere nødder, med udsagn som “Jeg er lidt bekymret over, at fejlene er så indlysende.” Efter talrige lignende bidende bemærkninger gik papiret til en afdelt redaktør for PRD, der opretholdt deres mening. Om afvisning tog jeg papiret og dele det op i to dele, en på fasediagrammet og den anden den forsvindende masse spørgsmål. Disse både optrådte i Physical Review Letters, Phys.Rev.Lett.92: 201601,2004 (HEP-lat / 0.312.018) og Phys.Rev.Lett.92: 162003,2004 (HEP-ph / 0312225). Jeg udlede nogle visceral glæde af at have slået en afvist PRD papir i to PRL s. Ikke desto mindre ser det ud til, at meget af den teoretiske samfund stadig ikke forstår eller tror dette tage om spørgsmålet. En af mine foredrag om emnet kan ses online her.

Som en side bemærkning, den udskilte editor, der afviste dette oplæg er nu en af de standhaftige tilhængere af den forskudte tilgang. Men i et tidligere arbejde han hellere smukt brugt chirale Lagrangians at beskrive gittermaster artefakter med Wilson fermioner. Havde han forfulgte dette med ikkedegenererede kvarker, forventer jeg, at han kunne have kommet til de samme konklusioner som I.

En Spørgsmålet om, hvorvidt man kan bruge den topologiske modtagelighed af gauge felter som et redskab til at definere en masseløse kvark. Naivt hvis kvark masse forsvinder, vil fermion determinant forsvinde, når der er ikke-triviel topologi. min påstand vil være falsk, medmindre topologiske modtagelighed selv syg defineres. Det ville kræve, at afviklingen antallet af profilet felter også er dårligt defineret. Meget tidligere Luscher havde vist, at hvis gauge felter var glat nok det topologiske nummer kunne gives et unikt gitter definition. Hans glathed tilstand spiller også en rolle med Neuberger s overlap operatør, som derefter giver et entydigt indeks teorem om snoede nummer med nul former for Dirac operatør. Dette førte mig til at udforske konsekvenserne af denne glathed tilstand og til at indse i Phys.Rev.D70: 091501,2004 (HEP-lat / 0.409.017) at tvinge ting at være så glat krævede Hamiltonske at være ikke-Hermitean. Men hvis man ikke pålægger glathed tilstand, ville der eksistere gauge konfigurationer, hvor indekset er forbundet med overlapningen operatør afhang af den kerne der anvendes til at definere det. Til trods for sin teoretiske elegance, overlappet operatøren ikke løser problemet med at definere en masseløse kvark.

Forskudt kvarker genindtaste nu billedet. Hvis rode fra fire varianter ned til én var korrekt, ville dette tvinge en singularitet i teorien som en enkelt kvark masse passerer gennem nul. Den underliggende chirale symmetri siger, at kvark kondensat forbundet med en masseløst kvark skal forsvinde. Dette er i direkte modstrid med den simple chirale Lagrange analyse, som siger, at de tungere kvarker stabilisere dette kondensat en ikke-nul værdi. Dette var nok til at overbevise mig om, at rode forskudte kvarker ikke kunne være korrekt.

I mellemtiden store forskudte simuleringer fortsatte. De praktiserende læger indrømmede der var en formodning om, at forankring var korrekt, og præsenterede forskellige facader af formalisme til støtte for deres påstand om sandsynligheden af kontinuum grænse. Uformelt jeg ofte klagede over dette, men var tilbageholdende med at udgive noget så negativt. En af mine drøftelser om spørgsmålet kan ses her. Til sidst fordringer de forskudte fortalere blev så skandaløst, at jeg følte, at jeg var nødt til at være mere aggressive. Jeg blev skubbet yderligere af udtalelser, at hvis nogen havde problemer med forskudte kvarker, de havde brug for at skrive dem op. På det tidspunkt var jeg for naiv til at forstå, hvordan den stædige karakter af nogle personligheder involverede ville betyde, at disse argumenter ville blive afskediget uden seriøs diskussion. Som med op kvark masse spørgsmål, dette er en af de situationer, hvor en person uden uopsigelighed ville være ubetænksomt at udfordre konventionel lore.

stillede jeg et papir (HEP-lat / 0.603.020) påpege uoverensstemmelser mellem rode og den forventede chirale adfærd. Dette blev hurtigt afvist af PRL der har en politik om ikke at offentliggøre interessante og kontroversielle papirer. Efter overførsel til PRD, fik tingene fast, med mange dommere simpelthen nægter at svare. Efter omkring et år og otte referee rapporter, nogle positive og nogle negative, besluttede PRD, at de ikke offentliggør interessante og kontroversielle papirer enten. Jeg tog ikke denne forsinkelse venligt og omskrev papiret med provokerende titel Det onde, der rode.” Dette blev ret hurtigt accepteret af Physics Letters (Phys.Lett.B649: 230-234,2007; HEP-lat / 0.701.018), selvom titlen blev formildet ved redaktørens forslag. Dette brev var ledsaget af en tilbagevisning af Bernard, Golterman, Shamir og Sharpe, og det blev yderligere ledsaget af mit svar påpege flere af deres fejl.

Den vigtigste tilbagevisning til mit argument var, at ja, roddannelse giver det forkerte chirale adfærd; bør man holde sig ude af den chirale region, før kontinuum grænsen er taget. Det synes en smule mærkelig givet en af de vigtigste bevæggrunde for forskudte kvarker er, at de opretholder en rest chiral symmetri. Og for en nedsættelse til en smag teorien dette er særlig mistanke, da denne teori ikke har nogen chirale symmetri og ingen begrebet en chiral grænse. Men spørgsmålet er ikke chirale grænse, er det en forkert behandling af fysik relateret til theta.

Mens dette foregik, jeg var leder af programkomiteen for Lattice konferencen i 2006, der blev afholdt i Tucson. Spørgsmålet om en præsentation af forskudte fermioner kom op, og da tilgangen er beviseligt forkert, jeg nægtede at have noget at gøre med planlægning sådan en snak. Et af udvalgets medlemmer, der er blandt de stærkeste fortalere for at rode, bad mig om at recuse mig fra diskussionen, mens nogle andre medlemmer af udvalget kraftigt indsigelse mod den forskudte samfund holdning enten bevise, at 1/4-th rod er forkert, eller lukke. Alligevel besluttede den resterende del af udvalget bør der være sådan en snak og gik videre uden min medvirken og inviterede S. Sharpe til at præsentere den. Denne snak var ret skuffende på blot opkog af gamle hånd vinke sandsynlighedskontroller” argumenter og dybest set ignorerer min klager. Jeg præsentere mit synspunkt i en plakat på dette møde PoS LAT2006: 208,2006 (HEP-lat / 0.608.020). Det var efter dette tidspunkt, at fortalerne for forankring ophørte enhver drøftelse af spørgsmålet med mig. De havde besluttet sig, at jeg var forkert og ville ikke overveje det mere.

I denne periode begyndte jeg at blive opmærksom på en temmelig alvorlig splittelse mellem USA og Europa i holdninger til dette emne. Jeg gav et foredrag om “Det onde, der Beskæftigelsesmaterialer på et møde i Spanien og fundet indvendinger fra kun to af deltagerne. En af dem var, og jeg tror stadig, villige til at overveje de problemer, mens den anden er standhaftigt med den stædige lejr.

Under drøftelserne til programmet ved Lattice 2007, som jeg var på det internationale rådgivende udvalg, opstod spørgsmålet om, hvorvidt der skal være forhandlinger om den forskudte spørgsmål. Det var ved at blive klart, at da der i hovedet på mange problemet ikke blev løst, havde jeg til at tale om emnet. Normalt en IAC medlem ville ikke give et plenarmøde; , jeg overtog jeg ville bare give en parallel foredrag om emnet. Men drøftelser COL besluttet, at der ville være to back to back plenum foredrag, en efter mig om problemerne og en efter Kronfeld, som skulle både modbevise mig og også sammenfatte seneste resultater fra metoden.

Jeg omformuleret mine argumenter i form af ‘t Hooft toppunkt, noget afgørende for forståelsen af, hvordan theta afhængighed af QCD fungerer. Mens tidligere jeg ikke havde hævdet at have bevis, her viste jeg specifikke ikkeperturbative effekter, som skal komme ud forkert, selv i kontinuum grænse. Dette bevis vises i sagen. En mere omfattende diskussion af spørgsmålene vises i Annals. Det grundlæggende er, at de fire “smag” af forskudte fermioner er faktisk ikke tilsvarende og rodnet gennemsnit de Fermion determinanter for forskellige teorier. Beviset består i at vise, at symmetrier den forskudte determinant forbyde udseendet af korrekte ‘t Hooft toppunkt for målet teori. En anden måde at angive spørgsmål er, at ‘t Hooft vertex stærkt par forskellige smag, og derfor kan de ikke anses for at være uafhængige.

Denne snak var ganske godt modtaget af det europæiske fællesskab, men tilsyneladende ikke af de forskudte mennesker, hovedsageligt fra USA. Kronfeld foredrag temmelig savnet det punkt, men selvfølgelig er jeg ikke saglig. Efter mødet Bernard, Golterman, Sharp og Shamir produceret en preprint hævder at tilbagevise mine argumenter; Men dette papir er så fuld af åbenlyse fejl og urigtige oplysninger, som jeg formoder, det vil aldrig blive offentliggjort.

Den forskudte samfund har fortsat ignorere disse problemer. Jeg føler, at deres kvælertag på den amerikanske gitter indsats nærmer videnskabelig uredelighed. Som et eksempel på den fremherskende hævngerrighed, blev et nyligt papir af mine på et helt andet emne afvist fra en prominent amerikansk tidsskrift på grundlag af en enkelt negativ dommer rapport om, at “det kan undre, at forfatteren ignorerer alle disse meget relevante lektioner, er blevet lært for længe siden i forbindelse med den forskudte fermion formalisme. Det blev overset, fordi jeg ønskede at undgå den igangværende kontrovers, hvoraf dommeren var sikkert klar. Efter jeg gjorde tilføje bemærkninger om sammenligningen med forskudte blev papiret afvist uden yderligere gennemgang af en afdelt associeret redaktør repræsenterer den forskudte samfund. Han rejste nogle symmetri spørgsmål baseret på kommentarer fra Maryland gruppe, som jeg fik aldrig en chance for at reagere. Dette papir blev derefter sendt til et europæisk tidsskrift hvor jeg håbet på en mere retfærdig behandling. Der blev hurtigt udgivet.

Ud over den internationale latterliggørelse denne denne kontrovers bringer USQCD samfund, andre aspekter er særligt bittert fra et videnskabeligt synspunkt. Først enorme mængder af computertid fortsat blive spildt på at skabe gitter konfigurationer, hvorfra ikke-perturbative oplysninger vil være tvivlsom. Omkring 38 procent af den nuværende computer tid tildeles af samarbejdet USQCD vil fortsætte disse bestræbelser. For det andet er de unge, der er forbundet med dette projekt lærte at gentage, uden tvivl, partilinjen, at alt vil være i orden i kontinuum grænse. For det tredje, de praktiserende læger er sådan en stærk kraft, som de fleste udenforstående er uvillige til at se på problemerne på trods af, at den underliggende fysik er så fascinerende. Og endelig jeg finder det yderst foruroligende, at nogle fysikere bredt anerkendt som eksperter i chirale symmetri og gitter gauge teori kan skødesløst og grundigt narre sig selv med dårlig videnskab.

Kort sagt har gitteret været meget god til mig. Det er yderst smertefuldt at se det misbrugt så åbenlyst.

Comments are closed.