Lattice QCD Study for the Relation Between Confinement and Chiral Symmetry Breaking

این پایان نامه بر روی یک مسئله حل نشده در ذرات و فیزیک هسته ای تمرکز می کند: رابطه بین دو پدیده مهم غیر اغتشاشی در کرومودینامیک کوانتومی (QCD) - محصور شدن کوارک و شکست تقارن کایرال. نویسنده یک روش تجزیه و تحلیل جدید در شبکه QCD ایجاد کرده و تعدادی فرمول تحلیلی برای بیان پارامترهای ترتیب برای محصور شدن کوارک، مانند حلقه پولیاکوف، نوسانات آن، و حلقه ویلسون بر حسب حالت‌های ویژه دیراک که ارتباط نزدیکی با شکستن تقارن کایرال بر اساس فرمول های تحلیلی، نویسنده به صورت تحلیلی و همچنین عددی نشان می دهد که در دماهای محدود هیچ تناظر مستقیم یک به یک بین آنها وجود ندارد. این پایان‌نامه این دستاورد خارق‌العاده را با استفاده از تحلیل اصل اول توصیف می‌کند و یک فاز احتمالی جدید را پیشنهاد می‌کند که در آن کوارک‌ها محدود می‌شوند و تقارن کایرال بازیابی می‌شود.

This thesis focuses on an unresolved problem in particle and nuclear physics: the relation between two important non-perturbative phenomena in quantum chromodynamics (QCD) – quark confinement and chiral symmetry breaking. The author develops a new analysis method in the lattice QCD, and derives a number of analytical formulae to express the order parameters for quark confinement, such as the Polyakov loop, its fluctuations, and the Wilson loop in terms of the Dirac eigenmodes closely related to chiral symmetry breaking. Based on the analytical formulae, the author analytically as well as numerically shows that at finite temperatures there is no direct one-to-one correspondence between them. The thesis describes this extraordinary achievement using the first-principle analysis, and proposes a possible new phase in which quarks are confined and chiral symmetry is restored.