Published April 1, 2021 | Version v1
Publication Open

Entropic order parameters for the phases of QFT

  • 1. Bariloche Atomic Centre
  • 2. Balseiro Institute
  • 3. Polytechnic University of Bari

Description

We propose entropic order parameters that capture the physics of generalized symmetries and phases in QFT's. We do it through an analysis of simple properties (additivity and Haag duality) of the net of operator algebras attached to space-time regions. We observe that different types of symmetries are associated with the breaking of these properties in regions of different non-trivial topologies. When such topologies are connected, we show that the non locally generated operators generate an Abelian symmetry group, and their commutation relations are fixed. The existence of order parameters with area law, like the Wilson loop for the confinement phase, or the 't Hooft loop for the dual Higgs phase, is shown to imply the existence of more than one possible choice of algebras for the same underlying theory. A natural entropic order parameter arises by this non-uniqueness. We display aspects of the phases of theories with generalized symmetries in terms of these entropic order parameters. In particular, the connection between constant and area laws for dual order and disorder parameters is transparent in this approach, new constraints arising from conformal symmetry are revealed, and the algebraic origin of the Dirac quantization condition (and generalizations thereof) is described. A novel tool in this approach is the entropic certainty relation satisfied by dual relative entropies associated with complementary regions, which quantitatively relates the statistics of order and disorder parameters.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نقترح معلمات الترتيب الإنتروبي التي تلتقط فيزياء التناظرات والمراحل المعممة في QFTs. نقوم بذلك من خلال تحليل الخصائص البسيطة (الإضافة وازدواجية Haag) لشبكة جبر المشغل المرتبطة بمناطق الزمكان. نلاحظ أن أنواعًا مختلفة من التناظرات ترتبط بكسر هذه الخصائص في مناطق مختلفة من الطوبولوجيا غير التافهة. عندما يتم توصيل هذه الطوبولوجيا، نظهر أن المشغلين غير المولدين محليًا ينشئون مجموعة تناظر أبيلية، ويتم إصلاح علاقات التبديل الخاصة بهم. يتضح أن وجود معلمات الترتيب مع قانون المنطقة، مثل حلقة ويلسون لمرحلة الحبس، أو حلقة هوفت لمرحلة هيجز المزدوجة، يعني وجود أكثر من خيار محتمل للجبر لنفس النظرية الأساسية. تنشأ معلمة النظام الانتروبي الطبيعي بسبب عدم التفرد هذا. نعرض جوانب مراحل النظريات ذات التناظرات المعممة من حيث معلمات الترتيب الإنتروبي هذه. على وجه الخصوص، فإن العلاقة بين القوانين الثابتة وقوانين المساحة لمعلمات النظام المزدوج والاضطراب شفافة في هذا النهج، ويتم الكشف عن قيود جديدة ناشئة عن التناظر المطابق، ويتم وصف الأصل الجبري لحالة تكميم ديراك (وتعميماتها). تتمثل إحدى الأدوات الجديدة في هذا النهج في علاقة اليقين الإنتروبي التي ترضيها الانتروبيا النسبية المزدوجة المرتبطة بالمناطق التكميلية، والتي تربط كميًا بين إحصائيات النظام ومعلمات الاضطراب.

Translated Description (French)

Nous proposons des paramètres d'ordre entropique qui capturent la physique des symétries et des phases généralisées dans les QFT. Nous le faisons à travers une analyse de propriétés simples (additivité et dualité de Haag) du réseau d'algèbres d'opérateurs attachées aux régions espace-temps. Nous observons que différents types de symétries sont associés à la rupture de ces propriétés dans des régions de différentes topologies non triviales. Lorsque de telles topologies sont connectées, nous montrons que les opérateurs non générés localement génèrent un groupe de symétrie abélien, et leurs relations de commutation sont fixes. Il est démontré que l'existence de paramètres d'ordre avec la loi de surface, comme la boucle de Wilson pour la phase de confinement, ou la boucle de 't Hooft pour la phase de Higgs double, implique l'existence de plus d'un choix possible d'algèbres pour la même théorie sous-jacente. Un paramètre d'ordre entropique naturel résulte de cette non-unicité. Nous affichons les aspects des phases des théories à symétries généralisées en fonction de ces paramètres d'ordre entropique. En particulier, la connexion entre les lois de constante et d'aire pour les paramètres d'ordre et de désordre doubles est transparente dans cette approche, de nouvelles contraintes découlant de la symétrie conforme sont révélées, et l'origine algébrique de la condition de quantification de Dirac (et ses généralisations) est décrite. Un nouvel outil dans cette approche est la relation de certitude entropique satisfaite par des entropies relatives doubles associées à des régions complémentaires, qui relie quantitativement les statistiques des paramètres d'ordre et de désordre.

Translated Description (Spanish)

Proponemos parámetros de orden entrópico que capturan la física de simetrías y fases generalizadas en QFT. Lo hacemos a través de un análisis de propiedades simples (aditividad y dualidad de Haag) de la red de álgebras de operador unidas a regiones espacio-temporales. Observamos que diferentes tipos de simetrías están asociadas a la ruptura de estas propiedades en regiones de diferentes topologías no triviales. Cuando tales topologías están conectadas, mostramos que los operadores no generados localmente generan un grupo de simetría abeliana, y sus relaciones de conmutación son fijas. Se demuestra que la existencia de parámetros de orden con ley de área, como el bucle de Wilson para la fase de confinamiento, o el bucle de 't Hooft para la fase dual de Higgs, implica la existencia de más de una posible elección de álgebras para la misma teoría subyacente. Un parámetro de orden entrópico natural surge por esta no unicidad. Mostramos aspectos de las fases de las teorías con simetrías generalizadas en términos de estos parámetros de orden entrópico. En particular, la conexión entre las leyes constantes y de área para los parámetros de orden y desorden duales es transparente en este enfoque, se revelan nuevas restricciones que surgen de la simetría conforme y se describe el origen algebraico de la condición de cuantificación de Dirac (y sus generalizaciones). Una herramienta novedosa en este enfoque es la relación de certeza entrópica satisfecha por entropías relativas duales asociadas con regiones complementarias, que relaciona cuantitativamente las estadísticas de los parámetros de orden y desorden.

Files

JHEP04(2021)277.pdf.pdf

Files (1.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:50aa944afca77971d007367c67d9a41a
1.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
معلمات الترتيب الإنتروبي لمراحل QFT
Translated title (French)
Paramètres d'ordre entropique pour les phases de QFT
Translated title (Spanish)
Parámetros de orden entrópico para las fases de QFT

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3159263225
DOI
10.1007/jhep04(2021)277

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1482224246
  • https://openalex.org/W1493836009
  • https://openalex.org/W1576369095
  • https://openalex.org/W1590194614
  • https://openalex.org/W1811947045
  • https://openalex.org/W1964419676
  • https://openalex.org/W1981686278
  • https://openalex.org/W1982217704
  • https://openalex.org/W1986361427
  • https://openalex.org/W1992635693
  • https://openalex.org/W1993820146
  • https://openalex.org/W1994275197
  • https://openalex.org/W2002109927
  • https://openalex.org/W2007737215
  • https://openalex.org/W2015411876
  • https://openalex.org/W2019601500
  • https://openalex.org/W2021974211
  • https://openalex.org/W2027157461
  • https://openalex.org/W2047908378
  • https://openalex.org/W2051591291
  • https://openalex.org/W2057096441
  • https://openalex.org/W2073990535
  • https://openalex.org/W2077931943
  • https://openalex.org/W2078158678
  • https://openalex.org/W2084788243
  • https://openalex.org/W2092174702
  • https://openalex.org/W2107240173
  • https://openalex.org/W2112842519
  • https://openalex.org/W2136497493
  • https://openalex.org/W2151773880
  • https://openalex.org/W2159628417
  • https://openalex.org/W2160874732
  • https://openalex.org/W2163464781
  • https://openalex.org/W2164929794
  • https://openalex.org/W2165075138
  • https://openalex.org/W2166429055
  • https://openalex.org/W2171807753
  • https://openalex.org/W2172949211
  • https://openalex.org/W2483977142
  • https://openalex.org/W2737049080
  • https://openalex.org/W2790814557
  • https://openalex.org/W2807652398
  • https://openalex.org/W2962831166
  • https://openalex.org/W2964148511
  • https://openalex.org/W2978808214
  • https://openalex.org/W2988841364
  • https://openalex.org/W3021613979
  • https://openalex.org/W3098353648
  • https://openalex.org/W3098581669
  • https://openalex.org/W3099762631
  • https://openalex.org/W3099838692
  • https://openalex.org/W3100910997
  • https://openalex.org/W3101889526
  • https://openalex.org/W3104133875
  • https://openalex.org/W3104523451
  • https://openalex.org/W3146239690
  • https://openalex.org/W4206359354
  • https://openalex.org/W4210458405
  • https://openalex.org/W4233527023
  • https://openalex.org/W4233642328
  • https://openalex.org/W4235208741
  • https://openalex.org/W4238114872
  • https://openalex.org/W4244046840
  • https://openalex.org/W4249881251
  • https://openalex.org/W4255392117
  • https://openalex.org/W4255424555
  • https://openalex.org/W63471888
  • https://openalex.org/W652379127