Como yo lo entiendo, el axión $a$ se origina por la ruptura espontánea de la simetría de $U(1)_{PQ}$ . Siendo esta simetría anómala, y debido a la estructura del vacío QCD, un término no evanescente como $\frac{a}{f_a}Tr( G \tilde{G})$ se incluye en el Lagrangiano, donde $G$ es la fuerza del campo de gluones. Esto determina los acoplamientos del axión a los gluones. Hablar de un acoplamiento a fotones significaría considerar un término como $\frac{a}{f_a} F \tilde{F}$ donde $F$ es la intensidad de campo QED. Pensé que un término como $ F \tilde{F}$ podría expresarse como una derivada total evanescente, a diferencia de $Tr( G \tilde{G})$ Entonces, ¿por qué hablamos de acoplamientos de axiones a fotones?
Respuesta
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Nidhoegger
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La respuesta sencilla a tu pregunta será simplemente decir que esto se debe a los efectos no-perturbativos del vacío QCD.
Como bien dijiste en QED, el término $F\cdot \tilde{F}$ no contribuye en nada - ya que es una divergencia total, por lo tanto ninguna consecuencia observable en la ecuación de movimiento simplemente porque este término de superficie desaparece en el infinito espacial. Sin embargo, el término $G\cdot \tilde{G}$ no es lo mismo que $F\cdot \tilde{F}$ debido a la estructura topológica del vacío QCD. La naturaleza no-perturbativa de la QCD hace que el vacío QCD sea muy interesante debido a las soluciones `instanton'. Estos instantones provocan transformaciones entre vacíos degenerados. Esto a su vez conduce al hecho de que la $G\cdot \tilde{G}$ no desaparece en el infinito espacial. Puede leer más sobre el vacío QCD y los axiones en una reseña de R. Peccei aquí. http://arxiv.org/abs/hep-ph/0607268
Volviendo a tu pregunta, el axión se acopla a los dos fotones a través del diagrama triangular (con fermiones que llevan la carga de Peccei-Quinn en el bucle). $U(1)_{PQ}$ simetría. El axión, de hecho, gana masa a través de otro diagrama triangular, es decir, el acoplamiento a los campos de gluones. Hay dos modelos de axión que por construcción tienen variación en los acoplamientos del axión, pero el diagrama triangular con dos fotones se mantiene en ambos modelos, ya que es esencial para la simetría anómala postulada. anómala postulada.
