QFT练习曲三首
Three Etudes in QFT
摘要:
我们从微扰展开的代数结构出发对QFT进行了评述,并指出了三个新的结果。
英文摘要:
We review QFT from the algebraic structure of its perturbative expansion and point out three new results.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。
Three Etudes in QFT
Dirk Kreimer
我们从微扰展开的代数结构出发对QFT进行了评述,并指出了三个新的结果。
We review QFT from the algebraic structure of its perturbative expansion and point out three new results.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。
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Perturbative RG flows in AdS: an étude
本文研究 AdS 中微扰 RG 流,利用广义协变性说明不存在独立边界流,并分析相邻幺正对角极小模型间由 $\phi_{(1,3)}$ 触发的流及新 BCFT 关联函数。
Machine Learning Etudes in Conformal Field Theories
我们证明了共形场论的各个方面都适用于机器学习。相对温和的前馈神经网络能够区分三点函数的尺度和共形不变性,并以接近百分之百的准确度识别交叉对称的四点函数。此外,神经网络还能够识别出现在假定的CFT四点函数中的共形块,并预测相应的OPE系数的值。神经网络还成功地分类主要运营商的量子数下离散对称的CFT检查OPE数据。我们还证明了神经网络能够学习3d伊辛模型中标量关联函数的可用OPE数据,并通过回归预测标量OPE通道中出现的高自旋算子的扭曲。
Three-loop contributions to the free energy of $λφ^4$ QFT
考虑了置于$(3+1)$维盒中的具有$λφ^4$相互作用的有质量标量场。盒子的大小是$V\times β$($(V=L^3$是体积,$T=1/β$是温度)。自由能被评估到$PT$的第二阶。对真空涨落的平均与对热涨落的平均明确地分开。结果表明,自由能可用散射振幅表示。我们发现,在三圈近似下,自由能的表达式与Bernstein,Dashen,Ma在统计力学的$S$矩阵公式基础上提出的公式是一致的。所得到的表达式推广到高阶$PT$。
Wilson Loops in 3d QFT from D-branes in AdS(4) x CP**3
我们从AdS(4)× CP**3几何中的D-膜出发,研究了三维QFT中的威尔逊圈和缺陷.我们在体中找到了明确的D-膜构型,它们对应于延伸到AdS(4)边界的直Wilson线和圆Wilson线。我们批判性地分析了边界贡献的D2膜与各种拓扑结构和基本弦行动的作用。
Reminiscences about Many Pitfalls and Some Successes of QFT Within the Last Three Decades
外行人,有时甚至是物理学家认为自然科学,特别是理论物理学和数学物理,往往是根据内在的逻辑模式展开的学科,其局限性只由时代的概念和(在数学物理的情况下)数学发展所决定。鉴于目前的停滞和危机,这种观点当然不能维持,特别是影响到QFT,这是一个在过去最具创新性和成果的领域,也是理论物理学的其他重要领域。
Higher Derivative Gravity, Causality and Positivity of Energy in a UV complete QFT
本文讨论了$AdS$体中因果关系所施加的约束与对偶CFT中理想量热计实验中测得的能量为正的条件之间的关系。首先,我们扩展了文献中的分析,并恢复了所有的边界理论的因果关系在体动力学的引力子和规范玻色子场的所有极化的所有限制。这些结果转化为特定的界限的中心荷的比率$\frac{a}{c}$的双重CFT,已经发现通过分析能量一点函数。然后,我们推广了这一讨论,并研究了冲击波背景,在冲击波背景中,我们揭示了体中的因果关系与对偶场论中的三点函数之间的关系。我们注意到,在求解高次引力理论中的经典运动方程时,必须特别注意三点函数的指数化过程,因为并不清楚每个理论都会提出因果关系问题。最后,我们提出了一个场论的论点,解释任何UV完全QFT的能量条件的积极性。
Geometrizing non-relativistic bilinear deformations
我们定义了三个基本的可解双线性形变,适用于任何有质量的非相对论二维量子场论。它们包括$\mathrm{T}\overline{\mathrm{T}}$变形和最近引入的硬棒变形。我们发现,所有这三种变形可以解释为耦合的非相对论QFT到一个特定的牛顿-嘉当几何,类似于Jackiw-Teitelboim的引力在相对论的情况下。利用引力公式,我们推导出具有一般势的薛定谔模型的变形经典拉格朗日函数的封闭形式。我们还扩展到所有三种变形的非相对论性的情况下的坐标解释的动力学变化。然后,动力学坐标用于导出变形的经典拉格朗日和变形的量子S-矩阵。
Symmetry Breaking: A New Paradigm for Non-Perturbative QFT and Topological Transitions
对称性破缺被作为一个“基本原理”,将QFT的不同特征展现在人们面前。然而,这里使用的对称破缺的理解与主流的理解有很大的不同:对称破缺被理解为给定QFT的解集,它的真空流形,或者更现代的,它的模空间。不同的解对应于理论的不同扇区、相位,它们只不过是真空流形的不同叶理,或者是模空间中的点(对于理论参数的所有可能值)。在这个框架下,我们将研究三个不同的问题:“软化QFT”、“拓扑变换与几何朗兰兹对偶”和“三维引力及其相变“。第一部分利用量子场论的模空间来构造一个适当的模空间,使它能够在洛伦兹空间中模拟量子场论,正面解决“符号问题”。第二部分指出了每一个不同的相都有自己的拓扑结构,这些拓扑结构可以作为超选规则,并且每一个相的欧拉特征线给出了它的量子化条件。几个对偶性的工作机制也将得到阐明。最后一部分将通过D-模的维数构造来推广0维QFT,并推测Airy函数的李代数值扩张与最近发现的具有负宇宙学常数的三维引力配分函数之间的几种联系。这三个问题,放在一起,应该表现出一个坚实的和强大的框架下处理QFT这一新的范式。
Renormalization group flows in AdS and the bootstrap program
本文研究AdS空间中量子场论的应力张量与边界算子关联函数,导出新求和规则,提出通过连续改变AdS半径非微扰追踪重整化群流的Bootstrap设定,并证明了三点函数局域块分解的收敛性。
Three Principles for Quantum Gravity
我们假设量子引力的基本原理是量子态对称性、么正性和定域性。局部观测量是兼容的diff异常,修改量子化后的对称代数的存在下,同形对称。我们描述的Virasoro扩展到几个维度的同构代数的推广,和它的离壳表示。这些异常在QFT中不会出现,因为Virasoro类上循环是观测者时空轨迹的泛函,而这在QFT中是不存在的。物理可能的影响进行了讨论。
Towards a holographic description of cosmology: Renormalisation of the energy-momentum tensor of the dual QFT
在宇宙学的全息方法中,宇宙学的可观测量是用三维边界量子场论的量子化子来描述的。作为一个具体的模型,我们研究了3 $d$无质量$SU(N)$标量矩阵场论.在这项工作中,我们专注于重整化的能量动量张量2点函数,这可以与CMB功率谱。在这里,我们提出了一个非微扰的程序,以消除分歧所造成的损失的平移不变性的晶格上,强加沃德恒等式。这将使我们能够在双QFT是非微扰的情况下对CMB功率谱进行预测。
QFT on Fuzzy AdS Spaces: Classical Limit and Boundary Correlation Functions
本文研究二维和三维模糊AdS空间上的量子场论,求解模糊Klein-Gordon方程并确定经典极限,通过半经典态引入非交换边界,得到共形两点函数的双参数变形,其中AdS2情形由Appell函数显式给出。
Holographic Non-Gaussianity
我们在最近提出的暴胀宇宙的全息描述中研究了原始宇宙学扰动的非高斯性。利用全息对偶三维非引力量子场论的关联函数,导出了确定宇宙学曲率扰动双谱的全息公式。这使我们能够计算的原始双谱的宇宙开始在一个非几何全息相位,使用微扰QFT计算。引人注目的是,对于一类由三维超可重正化QFT指定的模型,原始双谱完全具有f_nl^eq=5/36的可因子分解等边形式,而与对偶QFT的细节无关。这项调查的副产品是一个全息公式的应力-能量张量沿一般全息RG流的轨迹的三点函数,这应该有本工作的职权范围之外的应用。
Quantum-corrected three-dimensional AdS space-time
本文研究三维反德西特时空中的量子修正孤子,通过线性化量子修正爱因斯坦方程求解,并比较量子场论与相对论动力学理论计算的孤子质量。
Observational signatures of holographic models of inflation
我们讨论了最近提出的全息模型的暴胀现象,在非常早期的宇宙是非几何的,并描述了一个双三维量子场论(QFT)。我们分析了由一类特定的对偶QFT确定的模型,并证明了它们具有以下普适性质:(i)它们具有一个近似标度不变的小振幅原始涨落谱,(ii)标量谱指数为alpha_s = -(n_s-1),(iii)原始标量扰动的三点函数具有精确的可因子分解的等边形式,f_nl^eq=5/36.这些属性与细节无关(例如字段内容、交互强度等)。在我们分析的理论类中的对偶QFT。张量与标量之比由对偶QFT的场含量决定,不满足慢卷一致性关系。普朗克卫星的观测应该能够证实或排除这些模型。
Constraining holographic cosmology using Planck data
全息宇宙学提供了一个新的框架来描述非常早期的宇宙,其中宇宙学的预言是用三维量子场论(QFT)的可观测量来表达的。这个框架包括传统的慢卷膨胀,这是描述在一个强耦合的QFT,但它也允许定性的新模型的非常早期的宇宙,在那里的双QFT可能是弱耦合。新的模型描述了一个在早期是非几何的宇宙。虽然标准的慢卷膨胀导致(近)幂律的原始功率谱,微扰superrenormalizable QFT的产生一个新的全息光谱形状。在这里,我们将这两个预测与宇宙学观测进行比较。我们使用CosmoMC来确定最佳拟合参数,使用MultiNest进行贝叶斯证据,比较可能性。我们发现,双QFT应该是非微扰在非常低的多极($l \lesssim 30$),而更高的多极($l \gtrsim 30$)的新的全息模型,微扰QFT的基础上,适合的数据以及标准的幂律谱假设在$Λ$ CDM宇宙学。这一发现为非微扰QFT技术的应用打开了大门,如晶格模拟,在千兆秒差距尺度及更远的观测宇宙学。
Semiclassical Trans-Series from the Perturbative Hopf-Algebraic Dyson-Schwinger Equations: $ϕ^3$ QFT in 6 Dimensions
我们分析了6维渐近自由无质量标量$ϕ^3$量子场论,利用复苏渐近分析找到了反级数解,这些解使反常维数下的Kreimer-Connes Hopf-代数Dyson-Schwinger方程的发散微扰解非微扰完备化.这个标量共形场论是渐近自由的,并且有一个实的Lipatov瞬子。在霍普夫代数的方法,我们发现一个反系列具有复杂的博雷尔奇点结构,有三个不同的,但共振非微扰项,每个重复在一个无限系列。这些展开式是根据重整化耦合。共振结构导致幂对数项在较高水平的反级数,类似于对数项之间的相互作用所产生的瞬子和反瞬子,但产生于一个纯粹的微扰形式主义,而不是从一个半经典的分析。
Holography for inflation using conformal perturbation theory
本文给出了一类暴胀慢滚模型的精确的、定量的全息描述。双QFT是一个变形的三维CFT由一个几乎边际运营商,其中,在我们考虑的模型中,产生RG流到附近的IR固定点。这些模型描述了山顶暴胀,其中暴胀子从无限过去(对应于双QFT的IR固定点)的局部最大值滚动到无限未来(对应于双QFT的UV)的附近局部最小值。通过纯全息方法,我们计算了标量和张量宇宙学扰动的谱和双谱。这些可观测量全息映射到的QFT双折射可以使用共形微扰理论计算,即使当对偶QFT是强耦合的。光谱和双谱都可以用CFT变换器来表达,CFT变换器通过共形不变性固定,直到几个常数。因此,慢卷暴胀微扰子的形式是由德西特等距从不动点的微扰破缺决定的。将常数设置为AdS/CFT在固定点处获得的值,我们发现与已知的慢滚功率谱和非高斯性表达式完全一致。
Lecture Notes on Three Supersymmetric/Topological Systems in Quantum Field Theory
((1用统一的方法讨论了(3+1)维${\cal N}=1$超对称场论和(3+1)维${\cal N}=2$超对称规范理论,旨在识别两个系统中的量子BPS态.本文还分析了具有${\cal N}=2$扭曲超对称性的欧氏四维规范理论。${\bf C}^\infty$ -拓扑不变量被确定为一定的n点关联函数在这个QFT框架。本文从数学和物理的角度简要地描述了有效对偶阿贝尔规范理论的发展。本文分析了这些系统中出现的拓扑缺陷的物理性质,如扭结、BPS和Dirac单极、BPST瞬子、Liouville和Abrikosov-Nielsen-Olesen自对偶涡旋等。连接第三节和第四节分别处理的QFT系统的线索是TWIST过程,它从传统的扩展超对称规范理论通向拓扑${\cal N}=2$ SUSY Donaldson QFT。在第3节中,$SL(2,\mathbb{Z}$ -对偶性建立了原始规范理论的弱耦合体系和低能时产生的威尔逊(交换)有效规范理论之间的联系。我们还将回顾第4节扭曲的TQFT系统之间的这些对偶性。
Boundary one-point function, Casimir energy and boundary state formalism in D+1 dimensional QFT
考虑边界在余维1超平面上的量子场论。通过1+1维的例子,我们分别阐明了表征单点函数的三个参数、基态能量的有限尺寸修正和散射振幅的奇异结构之间的关系。然后,我们发展了一般D+1时空维的边界态的形式主义,并与集群扩展的边界态的关联函数使用约化公式。这使我们能够推导出集团的扩展方面的边界散射振幅,并给出推导的约束关系的参数之间的1+1维,并将其推广到D+1维。我们用这些结果来表达的Casimir效应的大体积渐近的一点函数或替代的奇异结构的一个粒子的反射因子,并为消失的情况下,一个粒子的耦合,我们给出了一个完整的证明我们以前的结果的领先的行为。
From Planck data to Planck era: Observational tests of Holographic Cosmology
我们用宇宙学的观测结果检验了一类非常早期宇宙的全息模型,发现它们与标准的$Λ$ CDM宇宙学模型是有竞争力的。这些模型是基于三维微扰超重整化量子场论(QFT),虽然它们预测的功率谱与$Λ$ CDM中使用的标准幂律不同,但它们仍然提供了与数据的极好拟合(在其有效范围内)。通过比较模型的贝叶斯证据,我们发现$Λ$ CDM在全球范围内做得更好,而全息模型在没有非常低的多极(即$l\lesssim 30$)的情况下提供了(略微)更好的拟合数据,其中双QFT变得非微扰。观测结果可以用来排除一些QFT模型,同时我们也发现模型满足所有唯象约束:数据排除了杨-米尔斯理论只耦合到费米子的对偶理论,但允许杨-米尔斯理论耦合到具有四次相互作用的非最小标量。三维QFT的格子模拟可以提供宇宙微波背景的大角度统计的非微扰预测,并可能解释其明显的异常。
Momentum space CFT correlators for Hamiltonian truncation
我们考虑动量空间中的洛伦兹CFT Wightman函数。特别是,我们推导出一组参考公式计算两点和三点函数,限制我们的注意力三点函数的中间运营商(对应于一个哈密顿密度)进行零空间动量,但在其他方面允许运营商有任意的自旋。我们的公式的一个直接应用是共形截断的框架内的哈密顿矩阵元素的计算,最近提出的方法,用于实时和无限体积的强耦合QFT的数值研究。我们的动量空间公式的形式有限总和超过${}_2F_1$超几何函数,允许有效的数值计算。作为一个具体的应用,我们工作的矩阵元素的三维$ϕ^4$ -理论,从而为未来的截断研究提供了种子成分。
Holography for Cosmology
我们提出了一个四维单标量暴胀宇宙的全息描述,并展示了宇宙学观测,如原始功率谱,是如何编码在三维QFT的关联函数。全息描述正确地再现了标准的暴胀预言的极限,在那里波动的微扰量子化是合理的。在相反的限制,其中重力是强耦合在早期,我们提出了一个全息描述的微扰大N QFT。启动全息唯象的方法,我们表明,模型只包含两个参数,N和一个维度的耦合常数,能够满足目前的观测约束。
Thermal One-point Functions and Asymptotic CFT Data: QFT in AdS
通过热反演公式研究AdS₄中质量相互作用标量场对偶的三维CFT的热配分和一点函数,确定固定自旋下重算符的谱密度和OPE系数的渐近行为,并计算立方和四次相互作用的微扰修正。
Complex Angular Momentum Diagonalization of the Bethe-Salpeter Structure in General Quantum Field Theory
从局域相对论性量子场论的一般原理出发,建立了四点函数的复角动量表示。在这里,我们进行对角化的一般$t$通道贝特-萨尔皮特(BS)结构的四个点函数在相应的CAM变量$λ_{t},$的平方能量变量$t$的所有负值。这种对角化与交叉通道中吸收部分的BS方程的存在密切相关,该方程被解释为具有光谱特性的卷积方程。Regge极点的生产配备了涉及欧几里得三点函数的因式分解剩余出现在概念上内置在QFT的分析公理框架。领导Reggeon条款的存在,在固定的$t$的四点函数的渐近行为是严格的条件下的全局Bethe-Salpeter内核的理论的渐近行为。
Structure Constants in $\mathcal{N}=4$ SYM at Finite Coupling as Worldsheet $g$-Function
基于热力学Bethe Answer(TBA),对平面$\mathcal{N}=4$ SYM中的一类三点函数提出了一种新的非微扰方法.更具体地说,我们研究了AdS $_5\times$ S $^{5}$中与极大巨引力子D-膜对偶的一个非BPS单迹算子和两个行列式算子的三点函数。它们对应于世界表上的圆盘单点函数,并且比标准的单迹三点函数具有更简单和更强大的可积性描述。我们首先介绍了两种新的方法来有效地计算这样的弱耦合,一个基于大的$N$集体领域,这提供了一个例子,Gopakumar讨论的开-闭-开对偶,和其他基于组合。这样得到的结果表现出一个简单的行列式结构,并表明,相关器可以被解释为一个推广的$g$ -功能在二维QFT之间的重叠可积边界状态和状态对应的单迹运营商。然后利用对称性、交叉方程和边界Yang-Baxter方程确定了有限耦合下的边界态。在此基础上,我们推导了基于TBA的基态$g$ -函数,并推测了它对其它态的推广。这是第一个完全非微扰的建议的结构常数的运营商的有限长度。结果进行了广泛的测试,在弱耦合和强耦合。最后,我们指出,行列式算子可以提供更好的探测子AdS局部性比单迹算子,并讨论了可能的应用。
Lectures on Resurgence in Integrable Field Theories
本文以讲义形式系统介绍二维可积场论中复兴方法,结合Bethe ansatz与大N技术重建自由能trans-series,并以主手征场模型为例展示如何从微扰级数恢复精确结果。
Perturbative Critical Behavior from Spacetime Dependent Couplings
我们发现新的微扰不动点,通过引入温和的时空依赖耦合,否则边际条款。在四维QFT中,这些是小- $ε$ Wilson-Fisher不动点的物理类似物。我们不考虑$4-ε$维,而是停留在四维中,但引入了其主导时空依赖性为$λx^κμ^κ$形式的耦合,其中小参数$κ$起着类似于$ε$的作用。我们表明,在$ϕ^4$理论和QED和QCD与无质量的味道,这导致了临界理论的微扰控制下的指数宽窗口的时空位置$x$。我们理论中的精确不动点耦合$λ_*(x)$与非线性不变理论中的运行耦合是相同的,只是标度用$1/x$代替。类似的陈述适用于三维$ϕ^6$理论和具有弯曲目标空间的二维西格玛模型。我们还描述了强耦合的例子,共形摄动理论。
Perturbative, Nonperturbative and Exact Aspects of Crystalline Phases in the Gross-Neveu Model
研究O(2N) Gross-Neveu模型在费米子化学势下的晶体相,采用微扰QFT、大N semiclassical分析和可积性技术,揭示在足够大的化学势下,异质相中a-粒子束缚态凝聚,并产生两个新的动态尺度Λ_n和Λ_c,控制非微扰效应和观测量修正。
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