Abelian-Higgs and vortices from ABJM: towards a string realization of AdS/CMT

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Vortices in (Abelian) Chern-Simons gauge theory

The vortex solutions of various classical planar field theories with (Abelian) Chern-Simons term are reviewed. Relativistic vortices, put forward by Paul and Khare, arise when the Abelian Higgs model is augmented with the Chern-Simons term. Adding a suitable sixth-order potential and turning off the Maxwell term provides us with pure Chern-Simons theory, with both topological and non-topological self-dual vortices, as found by Hong-Kim-Pac, and by Jackiw-Lee-Weinberg. The non-relativistic limit of the latter leads to non-topological Jackiw-Pi vortices with a pure fourth-order potential. Explicit solutions are found by solving the Liouville equation. The scalar matter field can be replaced by spinors, leading to fermionic vortices. Alternatively, topological vortices in external field are constructed in the phenomenological model proposed by Zhang-Hansson-Kivelson. Non-relativistic Maxwell-Chern-Simons vortices are also studied. The Schrodinger symmetry of Jackiw-Pi vortices, as well as the construction of some time-dependent vortices, can be explained by the conformal properties of non-relativistic space-time, derived in a Kaluza-Klein-type framework. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Étude des transitions de phases dans le modèle de Higgs abélien en (2+1) dimensions et l'effet du terme de Chern-Simons

Nous avons investigué, via les simulations de Monte Carlo, les propriétés non-perturbatives du modèle de Higgs abélien en 2+1 dimensions sans et avec le terme de Chern-Simons dans la phase de symétrie brisée, en termes de ses excitations topologiques: vortex et anti-vortex. Le but du présent travail est de rechercher les phases possibles du système dans ce secteur et d'étudier l'effet du terme de Chern-Simons sur le potentiel de confinement induit par les charges externes trouvé par Samuel. Nous avons formulé une description sur réseau du modèle effectif en utilisant une tesselation tétraédrique de l'espace tridimensionnel Euclidien pour générer des boucles de vortex fermées. En présence du terme de Chern-Simons, dans une configuration donnée, nous avons formulé et calculé le nombre d'enlacement entre les différentes boucles de vortex fermées. Nous avons analysé les propriétés du vide et calculé les valeurs moyennes de la boucle de Wilson, de la boucle de Polyakov à différentes températures et de la boucle de 't Hooft en présence du terme de Chern-Simons. En absence du terme de Chern-Simons, en variant la masse des boucles de vortex, nous avons trouvé deux phases distinctes dans le secteur de la symétrie brisée, la phase de Higgs habituelle et une autre phase caractérisée par l'apparition de boucles infinies. D'autre part, nous avons trouvé que la force entre les charges externes est écrantée correpondant à la loi périmètre pour la boucle de Wilson impliquant qu'il n'y a pas de confinement. Cependant, après la transition, nous avons trouvé qu'il existe toujours une portion de charges externes écrantée, mais qu'après une charge critique, l'énergie libre diverge. En présence du terme de Chern-Simons, et dans la limite de constante de couplage faible de Chern-Simons nous avons trouvé que les comportements de la boucle de Wilson et de la boucle de 't Hooft ne changent pas correspondants à une loi périmètre, impliquant qu'il n'y a pas de confinement. De plus, le terme de Chern-Simons ne contribue pas à la boucle de Wilson.

Énergie des vortex dans un modèle abélien de Higgs en 2+1 dimensions avec un potentiel d’ordre six

Dans ce travail, j’étudierai principalement un modèle abélien de Higgs en 2+1 dimensions, dans lequel un champ scalaire interagit avec un champ de jauge. Des défauts topologiques, nommés vortex, sont créés lorsque le potentiel possède un minimum brisant spontanément la symétrie U(1). En 3+1 dimensions, ces vortex deviennent des défauts à une dimension. Ils ap- paraissent par exemple en matière condensée dans les supraconducteurs de type II comme des lignes de flux magnétique. J’analyserai comment l’énergie des solutions statiques dépend des paramètres du modèle et en particulier du nombre d’enroulement du vortex. Pour le choix habituel de potentiel (un poly- nôme quartique dit « BPS »), la relation entre les masses des deux champs mène à deux types de comportements : type I si la masse du champ de jauge est plus grande que celle du champ sca- laire et type II inversement. Selon le cas, la dépendance de l’énergie au nombre d’enroulement, n, indiquera si les vortex auront tendance à s’attirer ou à se repousser, respectivement. Lorsque le flux emprisonné est grand, les vortex présentent un profil où la paroi est mince, permettant certaines simplifications dans l’analyse. Le potentiel, un polynôme d’ordre six (« non-BPS »), est choisi tel que le centre du vortex se trouve dans le vrai vide (minimum absolu du potentiel) alors qu’à l’infini le champ scalaire se retrouve dans le faux vide (minimum relatif du potentiel). Le taux de désintégration a déjà été estimé par une approximation semi-classique pour montrer l’impact des défauts topologiques sur la stabilité du faux vide. Le projet consiste d’abord à établir l’existence de vortex classi- quement stables de façon numérique. Puis, ma contribution fut une analyse des paramètres du modèle révélant le comportement énergétique de ceux-ci en fonction du nombre d’enroulement. Ce comportement s’avèrera être différent du cas « BPS » : le ratio des masses ne réussit pas à décrire le comportement observé numériquement.

Towards a Realization of the Condensed-Matter-Gravity Correspondence in String Theory via Consistent Abelian Truncation of the Aharony-Bergman-Jafferis-Maldacena Model

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Soluções tipo vórtex em teorias de gauge Chern-Simons-Maxwell-Higgs

Pós-graduação em Física - IFT

Caos e termalização na teoria de Yang-Mills com quebra espontânea de simetria

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Vórtices semilocais

Pós-graduação em Física - FEG

Studies on magnetic monopole solutions of non-abelian gauge theories and related problems

In 1931 Dirac studied the motion of an electron in the field of a magnetic monopole and found that the quantization of electric charge can be explained by postulating the mere existence of a magnetic monopole. Since 1974 there has been a resurgence of interest in magnetic monopole due to the work of ‘t’ Hooft and Polyakov who independently observed that monopoles can exist as finite energy topologically stable solutions to certain spontaneously broken gauge theories. The thesis, “Studies on Magnetic Monopole Solutions of Non-abelian Gauge Theories and Related Problems”, reports a systematic investigation of classical solutions of non-abelian gauge theories with special emphasis on magnetic monopoles and dyons which possess both electric and magnetic charges. The formation of bound states of a dyon with fermions and bosons is also studied in detail. The thesis opens with an account of a new derivation of a relationship between the magnetic charge of a dyon and the topology of the gauge fields associated with it. Although this formula has been reported earlier in the literature, the present method has two distinct advantages. In the first place, it does not depend either on the mechanism of symmetry breaking or on the nature of the residual symmetry group. Secondly, the results can be generalized to finite temperature monopoles.

Mass generation for Abelian spin-1 particles via a symmetric tensor

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Light composite Higgs from an effective action for technicolor

We compute an effective action for a composite Higgs boson formed by new fermions belonging to a general technicolor non-Abelian gauge theory, using a quite general expression for the fermionic self-energy that depends on a certain parameter (alpha), that defines the technicolor theory from the extreme walking behavior up to the one with a standard operator product expansion behavior. We discuss the values of the trilinear and quadrilinear scalar couplings. Our calculation spans all the possible physical possibilities for mass and couplings of the composite system. In the case of extreme walking technicolor theories we verify that it is possible to have a composite Higgs boson with a mass as light as the present experimental limit, contrary to the usual expectation of a heavy mass for the composite Higgs boson. In this case we obtain an upper limit for the Higgs boson mass, (M(H)<= O(700) GeV for SU(2)(TC)), and the experimental data on the Higgs boson mass constrain SU(N)(TC) technicolor gauge groups to be smaller than SU(10)(TC).

Chaotic thermalization in Yang-Mills-Higgs theory on a spacial lattice

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Neutrinos masses in a multi-higgs model with A 4 symmetry

Presently it is well known that neutrino oscillation data are well described by massive neutrinos and their mixing. This suggests changes in the standard model (SM) and makes the flavor physics even more interesting. Recently, it has been proposed a multi-Higgs extension of the SM with Abelian and non-Abelian discrete symmetries which seeks to explain the origin of the masses and mixing matrices in all charge sectors. © 2012 Elsevier B.V.