Что означает отсутствие математических доказательств заключения?

Я вижу это все время*, что до сих пор не существует математического доказательства заключения. Что это на самом деле означает и как будет выглядеть набросок доказательства?

Что я имею в виду под этим вторым вопросом: какие шаги нужно доказать, чтобы «математически доказать конфайнмент»?


* См., например, «Введение в киральную теорию возмущений» Шерера в середине страницы 7.

Я вижу некую аналогию между вашей проблемой и "заточением шмарков" в атомах. Шмарки — это частично заряженные субоблака в атомах. Шметки нельзя наблюдать отдельно от атомов. Если рассматривать их как «фундаментальные кирпичики», то их взаимодействие довольно беспорядочно. ( vladimirkalitvianski.wordpress.com/2010/12/02/… )

Ответы (2)

Проблема

В случае, если вы не знали об этом, нахождение доказательства заключения является одной из задач тысячелетия Математического института Клэя. Вы можете найти (подробный) ответ на свой вопрос в официальном описании проблемы , написанном Артуром Яффе и Эдвардом Виттеном.

Короче говоря: доказательство конфайнмента по сути эквивалентно доказательству того, что квантовая теория Янга-Миллса существует и снабжена «массовым разрывом». Последнее проявляется в том, что низшее состояние в спектре теории не может иметь сколь угодно малой энергии, а может находиться при некоторой энергии Δ > 0 . Доказать это означает сформулировать теорию в рамках аксиоматической квантовой теории поля и систематически вывести все ее свойства.

Массовый разрыв подразумевает ограничение

Чтобы понять, почему доказательство того, что теория имеет массовый разрыв, равносильно доказательству конфайнмента, мы должны сначала понять, что такое конфайнмент. На техническом языке это означает, что все наблюдаемые состояния конечной энергии являются синглетами при преобразованиях глобального цвета СУ ( 3 ) . Проще говоря, это означает, что все наблюдаемые частицы нейтральны по цвету. Поскольку кварки и глюоны сами несут цветовой заряд, это означает, что они не могут распространяться свободно, а встречаются только в связанных состояниях, а именно в адронах.

Доказательство того, что состояния в теории не могут иметь сколь угодно малых энергий, т. е. существует массовая щель, означает, что свободных частиц нет. Это, в свою очередь, означает, что не может быть свободных безмассовых глюонов, у которых не было бы нижней границы их энергии. Следовательно, массовый разрыв подразумевает ограничение.

Мотивация

Существование конфайнмента, хотя и доказано феноменологически, не до конца понято на чисто теоретическом уровне. Удержание - это низкоэнергетическое явление, и как таковое оно недоступно для пертурбативной КХД. Существуют различные низкоэнергетические эффективные теории, такие как киральная теория возмущений, которые, хотя и дают хорошее феноменологическое описание физики адронов, мало что говорят нам о лежащем в их основе механизме. Решеточная КХД, хотя и хороша для некоторых качественных и количественных предсказаний, также не позволяет нам что-то доказать на фундаментальном уровне. Кроме того, существует AdS/CFT-соответствие, которое позволяет нам описывать теории, во многом сходные с КХД, но описание самой КХД пока недоступно. Заключить:

Не могли бы вы попытаться объяснить, что такое изоляция на самом деле (на техническом уровне, если хотите) и почему она, по сути, эквивалентна решению проблемы Миллениума?
@Danu: Спасибо за предложение, я отредактирую свой ответ.
Очень хороший ответ, спасибо. У меня вопрос по поводу вашего предложения: «Поскольку кварки и глюоны сами несут цветовой заряд, это означает, что они не могут распространяться свободно, а находятся только в связанных состояниях, так называемых адронах». Разве это не верно только для энергий ниже определенного уровня (ниже определенной критической температуры)? Я думал, что общепринято считать, что при очень высоких энергиях кварки могут возникать как свободные частицы, или я неправильно понял это?
Благодарю вас! Да, это верно только ниже шкалы заключения. Все утверждения в моем ответе относительно удержания и массового разрыва следует рассматривать в контексте низкоэнергетической КХД.
Если мы предположим, что состояния с конечной энергией являются глобальными синглетами SU (3), то это будет означать, что существует массовая щель. Однако я не понимаю, как верно обратное. Может существовать массовая щель, но, в принципе, все же могут существовать состояния с конечной энергией, которые не являются синглетами глобального SU(3). Нет?
Нет. Как я уже упоминал в своем ответе, свободные глюоны могут иметь сколь угодно низкую энергию и, таким образом, противоречить утверждению о существовании массовой щели. Вопреки тому, что вы говорите, ограничение не подразумевает массовую щель, поскольку в принципе можно построить ограниченные состояния с нулевой энергией (например, пионы в киральном пределе).
Почему несинглетное связанное состояние подразумевает наличие свободных глюонов?
Несинглетный эквивалентен неограниченному, что, в свою очередь, подразумевает наличие свободных глюонов. Что вы подразумеваете под несинглетными связанными состояниями?
Я имею в виду связанное состояние, которого нет в синглетном представлении глобального SU(3). Разве такие состояния не могут существовать?
Не в ограничивающей теории.
Да, но я не понимаю, как существование массового разрыва может означать отсутствие таких состояний.
В официальном описании проблемы, которое вы цитируете, проблема заключения явно исключена из проблемы Клэя Миллениума на Янг-Миллсе. Решение должно доказывать существование теории и доказывать существование массовой щели в вакуумном секторе теории, но явно не доказывать конфайнмент (т. е. отсутствие в теории цветных секторов). Хотя последнее может быть побочным продуктом этих доказательств, это ни в коем случае не обязательно или обязательно.
В этой статье утверждается, что описываются калибровочные теории с массовой щелью, но без ограничения. Я не знаю, как согласовать это с приведенным выше обсуждением. arxiv.org/abs/1702.05988

Локальная неабелева теория YM (квантовая теория поля) — это теория с кварком в качестве поля частиц и глюоном в качестве калибровочного поля (теория сильного взаимодействия). Однако во всех экспериментах на высокоэнергетическом коллайдере наблюдалась кварковая структура частицы, но ни разу не были обнаружены свободные кварки. Вместо этого они появляются при низкой энергии в форме нейтрона, протона или пиона, так называемого ограниченного поля. Это нельзя было показать математически как следствие уравнения YM.