Кіріспе
Мыңжылдық сыйлығы проблемасы Янг-Миллдің болуы мен массалық алшақтық проблемасы - математикалық физика мен математикадағы шешілмеген проблема, және Клей математикалық институты анықтаған жеті Мыңжылдық сыйлығы проблемаларының бірі, ол оны шешу үшін 1 000 000 АҚШ долларын ұсынды. Мәселе мынадай түрде баяндалады: Янг-Миллздің болуы және массалық алшақтық. Кез келген компактті қарапайым өлшемді топ G үшін тривиалдық емес кванттық Янг-Милл теориясы бар екенін және Δ > 0 массалық арақашықтығы бар екенін дәлелдеңіз. Бар болу, кем дегенде, осы айтылған сияқты күшті аксиоматикалық қасиеттерді белгілеуді қамтиды және осы мәлімдемеде кванттық Янг-Миллс теориясы - бөлшектер физикасының Стандартты моделінің негізінде тұрғанға ұқсас абельдік емес кванттық өріс теориясы; Евклидтік 4 кеңістігі; Δ массалық саңылау - теория болжаған ең аз салмақты бөлшектің массасы. Сондықтан жеңімпаз мынаны дәлелдеуі тиіс: Янг-Милл теориясы бар және қазіргі математикалық физиканы сипаттайтын қатаңдық стандартын қанағаттандырады, әсіресе конструктивті кванттық өріс теориясы және теориямен болжалған күш өрісінің барлық бөлшектерінің массасы қатаң оң. Мысалы, G=SU(3) күшті ядролық өзара әрекеттесу жағдайында жеңімпаз клей шарларының массасы төмен екенін дәлелдеуі керек, сондықтан олар кездейсоқ жеңіл бола алмайды. Жүйедегі спектрлік саңылаудың болуын анықтаудың жалпы мәселесі шешілмейтіндігі белгілі.
The Yang–Mills existence and mass gap problem is an unsolved problem in mathematical physics and mathematics, and one of the seven Millennium Prize Problems defined by the Clay Mathematics Institute, which has offered a prize of US$1,000,000 for its solution. The problem is phrased as follows:
Yang–Mills Existence and Mass Gap. Prove that for any compact simple gauge group G, a non trivial quantum Yang–Mills theory exists on and has a mass gap Δ > 0. Existence includes establishing axiomatic properties at least as strong as those cited in , and
In this statement, a quantum Yang–Mills theory is a non abelian quantum field theory similar to that underlying the Standard Model of particle physics; is Euclidean 4 space; the mass gap Δ is the mass of the least massive particle predicted by the theory. Therefore, the winner must prove that:
Yang–Mills theory exists and satisfies the standard of rigor that characterizes contemporary mathematical physics, in particular constructive quantum field theory, and
The mass of all particles of the force field predicted by the theory are strictly positive. For example, in the case of G=SU(3)—the strong nuclear interaction—the winner must prove that glueballs have a lower mass bound, and thus cannot be arbitrarily light. The general problem of determining the presence of a spectral gap in a system is known to be undecidable.
Өмірбаян
[ ] әлі күнге дейін төрт өлшемді кеңістікте кванттық өлшегіш теориясының математикалық толық үлгісі жоқ, тіпті төрт өлшемдегі кванттық өлшегіш теориясының дәл анықтамасы да жоқ. Бұл 21-ғасырда өзгере ме? Біз солай деп үміттенеміз! Мәселе Уайтман аксиомаларын қанағаттандыратын және массалық алшақтық бар екенін көрсететін QFT құрылымын талап етеді. Бұл екі тақырып та төмендегі бөлімдерде сипатталған.
Уайтман аксиомалары
Мыңжылдық проблемасы Уайтман аксиомаларын немесе ұқсас қатаң аксиомаларды қанағаттандыру үшін ұсынылған Янг-Миллс теориясын қажет етеді.
Янг-Милл теориясының маңызы
Көптеген белгілі және тривиальді емес (яғни өзара әсерлесетін) кванттық өріс теориялары 4 өлшемде - бұл кесу шкаласы бар тиімді өріс теориялары. Бета функциясы көптеген модельдер үшін оң болғандықтан, мұндай модельдердің көпшілігі Ландау полюсіне ие болып көрінеді, өйткені олардың тривиалды емес УФ тұрақты нүктелері бар-жоғы мүлдем анық емес. Бұл дегеніміз, егер мұндай QFT барлық масштабтарда жақсы анықталса, өйткені ол аксиоматикалық кванттық өріс теориясының аксиомаларын қанағаттандыру үшін болуы керек, ол тривиалды (яғни еркін өріс теориясы) болуы керек. Абельдік емес өлшегіш тобы бар және кварктар жоқ кванттық Янг-Милл теориясы ерекшелік болып табылады, өйткені асимптотикалық еркіндік бұл теорияны сипаттайды, яғни оның тривиальді УФ-қалыпты нүктесі бар. Сондықтан бұл 4 өлшемдегі ең қарапайым тривиальді емес конструктивті QFT. (QCD - бұл күрделі теория, өйткені ол кварктерді қамтиды.)
Кварктарды ұстау
Теориялық физиканың қатаңдық деңгейінде абельдік емес Lie тобының кванттық Янг-Миллс теориясы тұтқындау деп аталатын қасиетті көрсетеді; дегенмен дұрыс математикалық физика дәлелдеуге талапты талаптарды талап етеді. Бұл қасиеттің салдары ретінде, конфигурациялық шкаладан жоғары түстер заряды хромодинамикалық ағынды құбырлармен байланысады, бұл зарядтар арасындағы сызықтық потенциалға әкеледі. Сондықтан оқшауланған түсті зарядтар мен оқшауланған глюондар бола алмайды. Егер бұл зат тұтқындалмаса, біз массасыз глюондарды көрер едік, бірақ олар тұтқындалғандықтан, біз тек глюондардың түстермен байланысқан бейтарап күйлерін көрер едік, оларды глюоболл деп атайды. Егер клей шарлары бар болса, олар үлкен болады, сондықтан массалық саңылау күтіледі.