Теорема об индексе и УФ- и ИК-грани киральной аномалии

Теорема индекса в теории с фермионами и калибровочными полями подразумевает связь между индексом н + н оператора Дирака и интеграла ν над ЭМ полем черный характерный класс:

(1) н + н "=" ν
Давайте сосредоточимся на 4D. Теорема об индексе получается путем вычисления аномального якобиана
Дж [ α ] "=" опыт [ 2 я α н "=" 1 Н "=" г 4 Икс Е ψ н γ 5 ψ н ]
Здесь н обозначает номер собственной функции оператора Дирака
Д я γ я , Д я я я А я

С одной стороны, это плохо определенная величина,

Дж [ α ] опыт [ я α лим Икс у Тр ( γ 5 ) дельта ( Икс у ) ] ,
поэтому требуется УФ-регуляризация. Явный вид этой регуляризации фиксируется требованиями калибровочной и «евклидовой» инвариантности, что приводит к введению функции ф ( ( Д я γ я М ) 2 ) , с М являющийся параметром регуляризации. С другой стороны, используя регуляризацию, нетрудно показать, что показатель степени равен 2 я α ( н + н ) . Поскольку это число определяет разность нулевых мод, оно зависит только от ИК свойства теории. Более того, ν  также определяется поведением калибровочных полей на бесконечностях, являющихся ИК определенным числом. 

Из-за этой загадки я хочу спросить: обеспечивает ли теорема об индексе связь между ИК (нулевые моды, крупномасштабная топология) и УФ (требуется регуляризация) природой киральной аномалии?

Именно , мне известна "спектрально-поточная" интерпретация киральной аномалии, согласно которой аномалия есть коллективное движение кирального заряда из УФ-мира в ИК-мир. Обеспечивает ли теорема об индексе такую ​​интерпретацию?

В основном, 1. да; 2. да. Вы, наверное, читали Coleman & Grossman, 1982 .
@CosmasZachos: извините, но после быстрого чтения я не могу найти тему своего вопроса в связанной статье. Содержится ли первое во втором?
Неявно, да: это конкретизирует условия сопоставления аномалий 't Hooft, которые, по-видимому, составляют суть вашего широкого вопроса - вы спрашиваете, как реализовать связь УФ-ИК? Если только вам не нужна вся топологическая структура спектра.
Прольют ли иллюстрации в конце «Билала 2008» какой-нибудь свет? Вы говорите о какой-то "головоломке" несколько пророчески.
@CosmasZachos: я не нашел там информации о том, как теорема об индексе реализует интерпретацию коллективного потока киральной аномалии.
Ответы на ваши перенастроенные вопросы снова да и да . Попробуйте Карзеев 2010 следующий. Но в топологии нет масштабов — только границы. Это всегда дескриптор IR. Все рассуждения об УФ-излучении несколько бессмысленны, поскольку мы обсуждаем спектр фермионов во всей его полноте, который охватывает все «УФ-моды». Теорема об индексе рассматривает поверхность области, содержащей УФ-моды. Вместо этого в импульсном пространстве вы обращаете внимание на границу УФ-излучения. Вы беспокоитесь о топологии в импульсном пространстве?

Ответы (1)

Из теоремы об индексе следует, что в заданном топологическом секторе ν есть н л , н р Нулевые моды L/R такие, что н л н р "=" ν . Это решения четырехмерного евклидова уравнения Дирака. γ Д ψ "=" 0 . В частности, ψ должны быть нормализуемы в 4D.

Теперь (для простоты) перейдите к временной шкале и посмотрите на соответствующее уравнение Дирака. т ψ "=" я α Д ψ . Для плавно меняющихся полей четырехмерные решения должны соответствовать адиабатическим решениям типа

ψ ( Икс , т ) "=" ψ ( Икс , ) опыт ( т ϵ ( т ) г т ) .
Теперь единственный способ ψ нормализуется в том, что ϵ меняет знак как т идет от к + . Это означает, что спектральный поток гамильтониана Дирака ЧАС равен киральному дисбалансу нулевых мод 4D, который по теореме об индексе определяется топологией 4D.