从对称保护拓扑相看 QCD 中的希格斯-禁闭相变

在含有基础物质表示的规范理论中，通常没有明确的方法来区分禁闭和希格斯区域，例如利用作用于环路序参量的广义全局对称性。标准观点认为这两个区域是连续过渡的，正如在某些格点和连续模型中已明确证明的那样。我们指出，对于普通全局对称性，希格斯化和禁闭有时会导致不同的对称保护拓扑（SPT）相——它们必然由相变隔开。我们展示了 3+1 维中的具体例子，这些例子通过在 QCD 中添加基本希格斯场和 Yukawa 耦合，同时保持宇称 P 和时间反演 T 不变而获得。在合适的方案中，这些理论的禁闭相是平凡的 SPT，而它们的希格斯相以味或引力背景规范场的非平凡 P 和 T 不变 $\theta$ 角 $\theta_f, \theta_g = \pi$ 为特征，即它们是拓扑绝缘体或超导体。最后，我们考虑了在有限重子数 $U(1)_B$ 化学势 $\mu_B$ 下保持 P 和 T 不变的三味 QCD（无基本希格斯场）。在非常大的 $\mu_B$ 下，已知三味 QCD 是一种完全希格斯化的色超导体，同时也会自发破缺 $U(1)_B$。我们论证了这种高密度相实际上是一种无能隙 SPT，其引力 $\theta$ 角 $\theta_g = \pi$ 可以与 $U(1)_B$ Nambu-Goldstone 玻色子安全共存。我们解释了为什么这种 SPT 会激发对 QCD 相图中意外相变的研究，以及中子星内部夸克物质核心边界处的反常表面模式。