Кіріспе
Физикада Ландау полюсі (немесе Мәскеу нөлі, немесе Ландау елесі) – кванттық өріс теориясының байланыс тұрақтысының (өзара әрекеттесу күшінің) шексіз болатын импульс (немесе энергия) шкаласы. Мұндай мүмкіндікті физик Лев Ландау және оның әріптестері көрсеткен. Байланыстардың импульс (немесе ұзындық) шкаласына тәуелділігі – қайта қалыпқа келтіру тобының негізгі идеясы. Ландау полюстері кванттық электродинамика (QED) немесе φ^(4) теориясы сияқты асимптотикалық түрде еркін емес теорияларда пайда болады. Бұл теорияларда қайта нормаланған байланыс тұрақтысы энергиямен бірге өседі. Ландау полюсі байланыс шекті энергия шкаласында шексіз болған кезде пайда болады. Толық теория деп есептелетін жағдайда, мұны математикалық сәйкессіздік деп қарастыруға болады. Мүмкін болатын шешім – қайта нормаланған зарядтың кесілген нүкте алынғанда нөлге жуықтауы, яғни заряд кванттық флуктуациялармен (вакуумдық поляризация) толығымен қоршалғандығы. Бұл кванттық тривиалдықтың жағдайы, яғни кванттық түзетулер кесілген нүкте болмағанда өзара әрекеттесуді толығымен жояды. Ландау полюсі әдетте бірінші немесе екінші циклдік есептеулер арқылы анықталатындықтан, полюс күшті байланыстағы бұзушылықтың белгісі болуы мүмкін. Егер адиабатикалық емес күйлер болса, бұзылу теориясы жарамсыз болуы мүмкін. Торлық өлшем теориясы кванттық өріс теориясындағы мәселелерді бұзылу теориясының шегінен тыс шешуге мүмкіндік береді, сондықтан бұл мәселені шешу үшін де қолданылды. Бұл аяда жүргізілген сандық есептеулер Ландаудың QED-де қайта нормаланған заряд шексіз кесу үшін толығымен жоғалады деген қорытындысын растайды.
In physics, the Landau pole (or the Moscow zero, or the Landau ghost) is the momentum (or energy) scale at which the coupling constant (interaction strength) of a quantum field theory becomes infinite. Such a possibility was pointed out by the physicist Lev Landau and his colleagues. The fact that couplings depend on the momentum (or length) scale is the central idea behind the renormalization group. Landau poles appear in theories that are not asymptotically free, such as quantum electrodynamics (QED) or φ^(4) theory—a scalar field with a quartic interaction—such as may describe the Higgs boson. In these theories, the renormalized coupling constant grows with energy. A Landau pole appears when the coupling becomes infinite at a finite energy scale. In a theory purporting to be complete, this could be considered a mathematical inconsistency. A possible solution is that the renormalized charge could go to zero as the cut off is removed, meaning that the charge is completely screened by quantum fluctuations (vacuum polarization). This is a case of quantum triviality, which means that quantum corrections completely suppress the interactions in the absence of a cut off. Since the Landau pole is normally identified through perturbative one loop or two loop calculations, it is possible that the pole is merely a sign that the perturbative approximation breaks down at strong coupling. Perturbation theory may also be invalid if non adiabatic states exist. Lattice gauge theory provides a means to address questions in quantum field theory beyond the realm of perturbation theory, and thus has been used to attempt to resolve this question. Numerical computations performed in this framework seem to confirm Landau's conclusion that in QED the renormalized charge completely vanishes for an infinite cutoff.
Феноменологиялық аспектілер
Қосылу тұрақтысының нөлдік емес екендігі белгілі физикалық өзара әрекеттесуді бейнелеуге арналған теорияда Ландау полюстері немесе тривиальность теорияның толық еместігінің белгісі ретінде қарастырылуы мүмкін. Мысалы, QED әдетте өздігінен толық теория деп есептелмейді, себебі ол басқа негізгі өзара әрекеттесулерді сипаттамайды және Ландау полюсін қамтиды. QED әдетте электроәлсіз теорияның бір бөлігін құрайды. Электроәлсіз теориясының U(1)Y тобында да Ландау полюсі бар, ол әдетте Ұлы Біріктірілген Теорияға түпкілікті енгізілу қажеттілігінің белгісі саналады. Ұлы Біріктірілген шкала Ландау шкаласынан әлдеқайда төмен табиғи кесуді қамтамасыз етеді, бұл полюстің байқалатын физикалық салдарларына жол бермейді. QED-дегі Ландау полюсі мәселесі тек академиялық қызығушылық тудырады, себебі оның себебі мынада. Гобстің рөлін α ≈ 1/137 шамасындағы құрылымдық тұрақты ойнайды, ал QED үшін Ландау шкаласы e = 286 деп есептеледі, бұл байқалатын физикаға қатысты кез келген энергия шкаласынан әлдеқайда жоғары. Салыстыру үшін, Үлкен адрондық коллайдерде қол жетімді ең жоғары энергиялар e = 13 шамасында, ал Планк шкаласы, онда кванттық гравитация маңызды бола бастайды және кванттық өріс теориясының өзектілігі күмәнді болуы мүмкін, e = 28 шамасында болады. Бөлшектер физикасының Стандартты Моделіндегі Хиггс бозоны φ^(4) теориясымен сипатталады (квартикалық өзара әрекеттесуді қараңыз). Егер соңғысы Ландау полюсіне ие болса, онда бұл факт Хиггс массасына «тривиальность шегін» қою үшін пайдаланылады. Бұл шек жаңа физиканың қандай масштабта пайда болады деген болжамға және рұқсат етілген квартикалық байланыстың ең жоғары мәніне (оның физикалық мәні белгісіз) байланысты. Үлкен байланыстар үшін бұзбайтын әдістер қажет. Бұл контексте решеттік есептеулер де пайдалы болды.