Lattice study of SU(2) gauge theory coupled to four adjoint Higgs fields

4つの随伴ヒッグス場と結合したSU(2)格子ゲージ理論の研究

Catumba, G.*; 平口 敦基; Hou, W.-S.*; Jansen, K.*; Kao, Y.-J.*; David Lin, C.-J.*; Ramos, A.*; Sarkar, M.*

Catumba, G.*; Hiraguchi, Atsuki; Hou, W.-S.*; Jansen, K.*; Kao, Y.-J.*; David Lin, C.-J.*; Ramos, A.*; Sarkar, M.*

様々な表現の物質場と結合するゲージ理論は、物理学の様々な分野で重要な役割を果たしている。最近、銅酸化物超伝導体の最適ドーピング近傍の興味深い擬ギャップ相のいくつかの側面が、発現したSU(2)ゲージ対称性によって説明できるかもしれないことが提案された。ホールドーピングによる転移付近では、4つの随伴スカラー場と結合した(2+1)次元SU(2)ゲージ理論を構築することができ、異なる破れた対称性を持つ様々な相が存在する豊かな相図を与える。我々は、ハイブリッドモンテカルロ法を用いて、ユークリッド格子上でこのモデルの相図を研究した。その結果、これまでの平均場の研究で予言されていたように、対称性が破れた複数の相が存在することがわかった。4点相互作用によって、摂動論の範囲ではこの理論のSU(2)ゲージ対称性はU(1)かに分解される。さらに、我々はこの理論における閉じ込め-非閉じ込め転移を評価し、我々が研究した格子体積の範囲では、どちらの破れた相も非閉じ込め相であることを見いだした。しかしながら、ポリヤコフループの振る舞いには2つの相で顕著な違いがあることがわかった。

Gauge theories with matter fields in various representations play an important role in different branches of physics. Recently, it was proposed that several aspects of the interesting pseudogap phase of cuprate superconductors near optimal doping may be explained by an emergent SU(2) gauge symmetry. Around the transition with positive hole-doping, one can construct a (2+1)-dimensional SU(2) gauge theory coupled to four adjoint scalar fields which gives rise to a rich phase diagram with a myriad of phases having different broken symmetries. We study the phase diagram of this model on the Euclidean lattice using the Hybrid Monte Carlo algorithm. We find the existence of multiple broken phases as predicted by previous mean field studies. Depending on the quartic couplings, the SU(2) gauge symmetry is broken down either to U(1) or in the perturbative description of the model. We further study the confinement-deconfinement transition in this theory, and find that both the broken phases are deconfining in the range of volumes that we studied. However, there exists a marked difference in the behavior of the Polyakov loop between the two phases.