Papers
Topics
Authors
Recent
2000 character limit reached

Phases of theories with $\mathbb{Z}_N$ 1-form symmetry and the roles of center vortices and magnetic monopoles

Published 9 Jan 2024 in hep-th, cond-mat.str-el, and hep-lat | (2401.04800v2)

Abstract: We analyze the phases of theories which only have a microscopic $\mathbb{Z}_N$ 1-form symmetry, starting with a topological BF theory and deforming it in accordance with microscopic symmetry. These theories have a well-defined notion of confinement. Prototypical examples are pure $SU(N)$ gauge theories and $\mathbb{Z}_N$ lattice gauge theories. Our analysis shows that the only generic phases are in $d=2$, only the confined phase; in $d=3$, both the confined phase and the topological BF phase; and in $d=4$, the confined phase, the topological BF phase, and a phase with a massless photon. We construct a $\mathbb{Z}_N$ lattice gauge theory with a deformation which, surprisingly, produces up to $(N-1)$ photons. We give an interpretation of these findings in terms of two competing pictures of confinement -- proliferation of monopoles and proliferation of center vortices -- and conclude that the proliferation of center vortices is a necessary but insufficient condition for confinement, while that of monopoles is both necessary and sufficient.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (35)
  1. G. ’t Hooft, Nucl. Phys. B 138, 1 (1978).
  2. A. M. Polyakov, Phys. Lett. B 72, 477 (1978).
  3. S. Mandelstam, Phys. Rept. 23, 245 (1976).
  4. A. M. Polyakov, Phys. Lett. B 59, 82 (1975).
  5. G. ’t Hooft, Nucl. Phys. B 153, 141 (1979).
  6. G. ’t Hooft, Nucl. Phys. B 190, 455 (1981).
  7. A. M. Polyakov, Nucl. Phys. B 120, 429 (1977).
  8. N. Seiberg and E. Witten, Nucl. Phys. B 426, 19 (1994), [Erratum: Nucl.Phys.B 430, 485–486 (1994)], arXiv:hep-th/9407087 .
  9. M. Unsal and L. G. Yaffe, Phys. Rev. D 78, 065035 (2008), arXiv:0803.0344 [hep-th] .
  10. M. Unsal, Phys. Rev. D 80, 065001 (2009), arXiv:0709.3269 [hep-th] .
  11. J. M. Cornwall, Nucl. Phys. B 157, 392 (1979).
  12. H. B. Nielsen and P. Olesen, Nucl. Phys. B 160, 380 (1979).
  13. Y. Tanizaki and M. Ünsal, PTEP 2022, 04A108 (2022), arXiv:2201.06166 [hep-th] .
  14. C. Alexandrou, M. D’Elia, and P. de Forcrand, Nucl. Phys. B Proc. Suppl. 83, 437 (2000a), arXiv:hep-lat/9907028 .
  15. C. Alexandrou, P. de Forcrand, and M. D’Elia, Nucl. Phys. A 663, 1031 (2000b), arXiv:hep-lat/9909005 .
  16. P. de Forcrand and M. D’Elia, Phys. Rev. Lett. 82, 4582 (1999), arXiv:hep-lat/9901020 .
  17. P. de Forcrand and M. Pepe, Nucl. Phys. B 598, 557 (2001), arXiv:hep-lat/0008016 .
  18. N. Sale, B. Lucini, and J. Giansiracusa, Phys. Rev. D 107, 034501 (2023), arXiv:2207.13392 [hep-lat] .
  19. N. Seiberg (2019), talk at Strings https://www.ias.edu/sites/default/files/sns/files/QFT.pdf.
  20. T. Yoneya, Nucl. Phys. B 144, 195 (1978).
  21. J. Greensite, Prog. Part. Nucl. Phys. 51, 1 (2003), arXiv:hep-lat/0301023 .
  22. S. Deldar and S. M. Hosseini Nejad, AIP Conf. Proc. 1701, 100004 (2016), arXiv:1503.04459 [hep-ph] .
  23. A. Cherman, T. Jacobson, and M. Neuzil, SciPost Phys. 12, 116 (2022), arXiv:2111.00078 [hep-th] .
  24. A. Cherman and T. Jacobson, arXiv:2304.13751 [hep-th] (2023).
  25. S. Elitzur, R. B. Pearson, and J. Shigemitsu, Phys. Rev. D 19, 3698 (1979).
  26. D. Horn, M. Weinstein, and S. Yankielowicz, Phys. Rev. D 19, 3715 (1979).
  27. J. Frohlich and T. Spencer, Commun. Math. Phys. 83, 411 (1982).
  28. M. Creutz, L. Jacobs, and C. Rebbi, Phys. Rev. D 20, 1915 (1979).
  29. T. Sulejmanpasic and C. Gattringer, Nucl. Phys. B 943, 114616 (2019), arXiv:1901.02637 [hep-lat] .
  30. T. A. DeGrand and D. Toussaint, Phys. Rev. D 22, 2478 (1980).
  31. M. N. Chernodub and M. I. Polikarpov, in NATO Advanced Study Institute on Confinement, Duality and Nonperturbative Aspects of QCD (1997) pp. 387–414, arXiv:hep-th/9710205 .
  32. G. Bhanot and M. Creutz, Phys. Rev. D 21, 2892 (1980).
  33. D. J. Gross and I. R. Klebanov, Nucl. Phys. B 344, 475 (1990).
  34. J. L. Cardy and E. Rabinovici, Phys. Rev. D 15, 342 (1977).
  35. J. L. Cardy and E. Rabinovici, Nucl. Phys. B 205, 1 (1982).
Citations (2)

Summary

Paper to Video (Beta)

Whiteboard

No one has generated a whiteboard explanation for this paper yet.

Open Problems

We haven't generated a list of open problems mentioned in this paper yet.

Continue Learning

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

Collections

Sign up for free to add this paper to one or more collections.

Tweets

Sign up for free to view the 1 tweet with 0 likes about this paper.