背景磁场中QCD的手征对称性与$U(1)_A$对称性：来自格点QCD的研究

我们使用格点QCD研究背景磁场中QCD的手征对称性和单态$U(1)_A$对称性。我们首先阐明了纯磁背景下的中性扇区对称性结构，其中轻夸克的不等电荷明确地降低了非单态味对称性。我们将中性π介子-σ介子磁化率差$\chi_{\pi^0}-\chi_\sigma$确定为与幸存的电中性非单态轴矢对称性相关的手征伙伴劈裂，并将中性π介子-δ介子磁化率差$\chi_{\pi^0}-\chi_{\delta^0}$确定为单态$U(1)_A$伙伴劈裂。我们还讨论了中性π介子磁化率的断连贡献及其连续极限约束。数值结果是在固定标度$(2+1)$-味HISQ系综上获得的，其中$m_l=m_s^{\rm phys}/10$，对应于零磁场下约$220~{\rm MeV}$的π介子质量。我们发现，在低温下，中性手征伙伴劈裂随磁场强度$eB$增加而增大，而在接近交叉过渡时，在足够大的$eB$下减小，分别提供了磁催化和逆磁催化的磁化率劈裂对应物。单态$U(1)_A$伙伴劈裂在接近交叉过渡时表现出类似的低温增强和大场抑制，但抑制在更大的$eB$下开始，并且比手征通道更温和。这些结果首次提供了在背景磁场中，对中性扇区手征和单态$U(1)_A$伙伴磁化率劈裂的格点QCD研究。