Teoria de Peccei–Quinn

En física de partícules, la teoria de Peccei–Quinn és la millor proposta coneguda per a resoldre el problema CP fort. Formulada per Roberto Peccei i Helen Quinn en 1977. La teoria propon que la Lagrangiana QCD siga estesa en un terme violació CP conegut com el paràmetro $\theta$. Degut a que els experiments mai han medit un valor per a $\theta$, est deu ser chicotet o zero.

La teoria de Peccei–Quinn prediu que el paràmetro $\theta$ es pot explicar en un camp dinàmic en lloc d'en un valor constant. Degut a que els camps quàntics produïxen partícules, la teoria de Peccei–Quinn prediu l'existència d'una nova partícula, l'axión. El potencial que este camp ho du a tindre un valor que es cancela de forma natural, fent el paràmetro θ efectivament zero.

La simetria de Peccei és un possible ingredient extra - una simetria global O(1) baix la qual es carrega un camp escalar complex. Esta simetria es trenca espontàneament pel valor obtingut en este camp escalar, i l'axión és el bosón de Goldstone sense massa d'esta ruptura de simetria. Si la simetria és una simetria de gauge llavors el axión és eliminat pel bosón de gauge, lo que significa que el bosón de gauge adquirix massa i que el axión ya no existix com un grau de llibertat físic (vore mecanisme de Higgs). Açò és un fenomen desijable perque no deixa partícules sense massa, les quals no han segut vistes experimentalment.

Esta simetŕia de Peccei–Quinn no pot ser exacta perque es trenca de manera anómala pels instantones de QCD. Si hi haguera un terme de compensació cancelant el terme anómal de ruptura QCD, el axión seria un bosón de Goldstone sense massa i $\theta$ ya no seria compensat. El potencial efectiu per al axión és la suma dels potencials per damunt de l'escala QCD en el terme de potencial induït pels efectes QCD no perturbativos. Si el axión és fonamental, o emergix en una escala molt major que l'escala QCD, el terme d'acoplament de axión de 5 dimensions $aTr[F\wedge F]$ queda suprimit per $1/\Lambda$ a on $\Lambda$ és l'escala a on el axión apareix. A causa d'açò, per a que $\theta$ siga chicotet en el mínim de potencial efectiu, el potencial bàsic té que ser molts órdens de magnitut més chicotet que el potencial induït pel instanton, en conjunt en el factor Λ. Açò requerix una miqueta d'ajust per a una simetria global aproximada, la qual necessita ser explicada.

Bibliografia

• (1977).Physical Review Letters.38(25)

1440.doi:10.1103/PhysRevLett.38.1440.