HOME    |    BROWSE    |    SEARCH    |    SUBSCRIPTION   |    SUBMISSION    |    REGISTRATION

Quick Search:
Author: Title/Abstract: Vol./No: Page:
PTP Online Top > Volume 128 (2012) > Number 1
| Next Article >

Prog. Theor. Phys. Vol. 128 No. 1 (2012) pp. 67-103

[ Full Text PDF : FREE ACCESS (470K) ]

Higher Derivative Corrections to Non-Abelian Vortex Effective Theory

Minoru Eto,1 Toshiaki Fujimori,2 Muneto Nitta,3 Keisuke Ohashi4 and Norisuke Sakai5

1Department of Physics, Yamagata University, Yamagata 990-8560, Japan
2INFN, Sezione di Pisa and Department of Physics,“E. Fermi”, University of Pisa, Largo B. Pontecorvo, 3, Ed. C, 56127 Pisa, Italy
3Department of Physics, and Research and Education Center for Natural Sciences, Keio University, Yokohama 223-8521, Japan
4Department of Physics, Kyoto University, Kyoto 606-8502, Japan
5Department of Mathematics, Tokyo Woman's Christian University, Tokyo 167-8585, Japan

(Received April 11, 2012)

Abstract:

We give a systematic method to calculate higher derivative corrections to low-energy effective theories of solitons, which are in general nonlinear sigma models on the moduli spaces of the solitons. By applying it to the effective theory of a single BPS non-Abelian vortex in U(N) gauge theory with N fundamental Higgs fields, we obtain four-derivative corrections to the effective sigma model on the moduli space C ×CPN-1. We compare them with the Nambu-Goto action and the Faddeev-Skyrme model. We also show that Yang-Mills instantons/monopoles trapped inside a non-Abelian vortex membrane/string are not modified in the presence of higher derivative terms.

Subject Index : 105, 116, 135
URL : http://ptp.ipap.jp/link?PTP/128/67/
DOI : 10.1143/PTP.128.67

[ Full Text PDF : FREE ACCESS (470K) ] Citation:

References:

  1. E. B. Bogomolny, Sov. J. Nucl. Phys. 24 (1976), 449.
    M. K. Prasad and C. M. Sommerfield, Phys. Rev. Lett. 35 (1975), 760[APS].
  2. A. A. Belavin, A. M. Polyakov, A. S. Shvarts and Yu. S. Tyupkin, Phys. Lett. B 59 (1975), 85[CrossRef].
  3. G. 't Hooft, Nucl. Phys. B 79 (1974), 276[CrossRef].
    A. M. Polyakov, JETP Lett. 20 (1974), 194 [Pisma Zh. Eksp. Teor. Fiz. 20 (1974), 430].
  4. A. A. Abrikosov, Sov. Phys. -JETP 5 (1957), 1174 [Zh. Eksp. Teor. Fiz. 32 (1957), 1442].
    H. B. Nielsen and P. Olesen, Nucl. Phys. B 61 (1973), 45[CrossRef].
  5. N. S. Manton and P. Sutcliffe, Topological solitons (Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2004), p. 493.
  6. E. R. C. Abraham and P. K. Townsend, Phys. Lett. B 291 (1992), 85[CrossRef]; Phys. Lett. B 295 (1992), 225[CrossRef].
    M. Arai, M. Naganuma, M. Nitta and N. Sakai, Nucl. Phys. B 652 (2003), 35, [CrossRef] hep-th/0211103[e-print arXiv]; in A Garden of Quanta, ed. J. Arafune et al. (World Scientific, Singapore, 2003), p. 299, hep-th/0302028[e-print arXiv].
    J. P. Gauntlett, D. Tong and P. K. Townsend, Phys. Rev. D 64 (2001), 025010, [APS] hep-th/0012178[e-print arXiv].
    M. Eto, Y. Isozumi, M. Nitta, K. Ohashi, K. Ohta, N. Sakai and Y. Tachikawa, Phys. Rev. D 71 (2005), 105009, [APS] hep-th/0503033[e-print arXiv].
  7. Y. Isozumi, M. Nitta, K. Ohashi and N. Sakai, Phys. Rev. Lett. 93 (2004), 161601, [APS] hep-th/0404198[e-print arXiv]; Phys. Rev. D 70 (2004), 125014, [APS] hep-th/0405194[e-print arXiv].
    M. Eto, Y. Isozumi, M. Nitta, K. Ohashi, K. Ohta and N. Sakai, Phys. Rev. D 71 (2005), 125006, [APS] hep-th/0412024[e-print arXiv].
    A. Hanany and D. Tong, Commun. Math. Phys. 266 (2006), 647, [CrossRef] hep-th/0507140[e-print arXiv].
  8. E. Witten and D. I. Olive, Phys. Lett. B 78 (1978), 97[CrossRef].
  9. N. S. Manton, Phys. Lett. B 110 (1982), 54[CrossRef].
  10. M. F. Atiyah and N. J. Hitchin, Phys. Lett. A 107 (1985), 21[CrossRef]; The Geometry and Dynamics of Magnetic Monopoles (Princeton University Press, Princeton, USA, 1988), p. 133.
  11. G. W. Gibbons and N. S. Manton, Phys. Lett. B 356 (1995), 32, [CrossRef] hep-th/9506052[e-print arXiv].
  12. K. M. Lee, E. J. Weinberg and P. Yi, Phys. Rev. D 54 (1996), 1633, [APS] hep-th/9602167[e-print arXiv].
  13. C. H. Taubes, Commun. Math. Phys. 72 (1980), 277[CrossRef].
  14. P. J. Ruback, Nucl. Phys. B 296 (1988), 669[CrossRef].
  15. E. P. S. Shellard and P. J. Ruback, Phys. Lett. B 209 (1988), 262[CrossRef].
  16. T. M. Samols, Commun. Math. Phys. 145 (1992), 149[CrossRef].
  17. N. S. Manton and J. M. Speight, Commun. Math. Phys. 236 (2003), 535, [CrossRef] hep-th/0205307[e-print arXiv].
  18. H. Y. Chen and N. S. Manton, J. Math. Phys. 46 (2005), 052305, [CrossRef] hep-th/0407011[e-print arXiv].
  19. S. Krusch and J. M. Speight, J. Math. Phys. 51 (2010), 022304, [AIP Scitation] arXiv:0906.2007[e-print arXiv].
  20. D. Tong, Phys. Rev. D 66 (2002), 025013, [APS] hep-th/0202012[e-print arXiv].
    Y. Isozumi, K. Ohashi and N. Sakai, J. High Energy Phys. 11 (2003), 060, [CrossRef] hep-th/0310189[e-print arXiv].
  21. M. Eto, T. Fujimori, T. Nagashima, M. Nitta, K. Ohashi and N. Sakai, Phys. Rev. D 75 (2007), 045010, [APS] hep-th/0612003[e-print arXiv]; Phys. Rev. D 76 (2007), 125025, [APS] arXiv:0707.3267[e-print arXiv].
  22. M. Eto, T. Fujimori, T. Nagashima, M. Nitta, K. Ohashi and N. Sakai, Phys. Rev. D 79 (2009), 045015, [APS] arXiv:0810.3495[e-print arXiv].
  23. M. Eto, M. Nitta, K. Ohashi and D. Tong, Phys. Rev. Lett. 95 (2005), 252003, [APS] hep-th/0508130[e-print arXiv].
  24. H. Hata and T. Kikuchi, Phys. Rev. D 82 (2010), 025017, [APS] arXiv:1002.2464[e-print arXiv]; Prog. Theor. Phys. 125 (2011), 59, [PTP] arXiv:1008.3605[e-print arXiv].
  25. A. Hanany and D. Tong, J. High Energy Phys. 07 (2003), 037, [CrossRef] hep-th/0306150[e-print arXiv].
  26. R. Auzzi, S. Bolognesi, J. Evslin, K. Konishi and A. Yung, Nucl. Phys. B 673 (2003), 187, [CrossRef] hep-th/0307287[e-print arXiv].
  27. D. Tong, hep-th/0509216[e-print arXiv]; Ann. of Phys. 324 (2009), 30, [CrossRef] arXiv:0809.5060[e-print arXiv].
    K. Konishi, Lect. Notes in Phys. 737 (2008), 471, hep-th/0702102[e-print arXiv]; Prog. Theor. Phys. Suppl. No. 177 (2009), 83, [PTP] arXiv:0809.1370[e-print arXiv].
    M. Shifman and A. Yung, Rev. Mod. Phys. 79 (2007), 1139, [APS] hep-th/0703267[e-print arXiv]; an expanded version (Cambridge University Press, 2009).
  28. M. Eto, Y. Isozumi, M. Nitta, K. Ohashi and N. Sakai, J. of Phys. A 39 (2006), R315, [CrossRef] hep-th/0602170[e-print arXiv].
  29. D. Tong, Phys. Rev. D 69 (2004), 065003, [APS] hep-th/0307302[e-print arXiv].
    M. Nitta and W. Vinci, Nucl. Phys. B 848 (2011), 121, [CrossRef] arXiv:1012.4057[e-print arXiv].
  30. M. Eto, Y. Isozumi, M. Nitta, K. Ohashi and N. Sakai, Phys. Rev. D 72 (2005), 025011, [APS] hep-th/0412048[e-print arXiv].
  31. T. Fujimori, M. Nitta, K. Ohta, N. Sakai and M. Yamazaki, Phys. Rev. D 78 (2008), 105004, [APS] arXiv:0805.1194[e-print arXiv].
  32. N. Dorey, J. High Energy Phys. 11 (1998), 005, [IoP STACKS] hep-th/9806056[e-print arXiv].
  33. M. Shifman and A. Yung, Phys. Rev. D 70 (2004), 045004, [APS] hep-th/0403149[e-print arXiv].
    A. Hanany and D. Tong, J. High Energy Phys. 04 (2004), 066, [CrossRef] hep-th/0403158[e-print arXiv].
  34. M. Eto, Y. Isozumi, M. Nitta, K. Ohashi and N. Sakai, Phys. Rev. Lett. 96 (2006), 161601, [APS] hep-th/0511088[e-print arXiv].
  35. M. Eto, K. Konishi, G. Marmorini, M. Nitta, K. Ohashi, W. Vinci and N. Yokoi, Phys. Rev. D 74 (2006), 065021, [APS] hep-th/0607070[e-print arXiv].
  36. M. Eto, Y. Isozumi, M. Nitta, K. Ohashi and N. Sakai, Phys. Rev. D 73 (2006), 125008, [APS] hep-th/0602289[e-print arXiv].
  37. M. Eto, K. Hashimoto, G. Marmorini, M. Nitta, K. Ohashi and W. Vinci, Phys. Rev. Lett. 98 (2007), 091602, [APS] hep-th/0609214[e-print arXiv].
  38. M. Eto, T. Fujimori, S. B. Gudnason, Y. Jiang, K. Konishi, M. Nitta and K. Ohashi, J. High Energy Phys. 11 (2010), 042, [Springer] arXiv:1009.4794[e-print arXiv].
  39. M. Eto, L. Ferretti, K. Konishi, G. Marmorini, M. Nitta, K. Ohashi, W. Vinci and N. Yokoi, Nucl. Phys. B 780 (2007), 161, [CrossRef] hep-th/0611313[e-print arXiv].
  40. T. Fujimori, G. Marmorini, M. Nitta, K. Ohashi and N. Sakai, Phys. Rev. D 82 (2010), 065005, [APS] arXiv:1002.4580[e-print arXiv].
  41. M. Eto, T. Fujimori, M. Nitta, K. Ohashi and N. Sakai, Phys. Rev. D 84 (2011), 125030, [APS] arXiv:1105.1547[e-print arXiv].
  42. Y. Nambu, Phys. Rev. D 10 (1974), 4262[APS].
    T. Goto, Prog. Theor. Phys. 46 (1971), 1560[PTP].
  43. D. Forster, Nucl. Phys. B 81 (1974), 84[CrossRef].
    J. L. Gervais and B. Sakita, Nucl. Phys. B 91 (1975), 301[CrossRef].
  44. A. M. Polyakov, Nucl. Phys. B 268, (1986), 406[CrossRef].
  45. T. L. Curtright, G. I. Ghandour, C. B. Thorn and C. K. Zachos, Phys. Rev. Lett. 57 (1986), 799[APS].
    T. Curtright, G. Ghandour and C. K. Zachos, Phys. Rev. D 34 (1986), 3811[APS].
  46. K. I. Maeda and N. Turok, Phys. Lett. B 202 (1988), 376[CrossRef].
    R. Gregory, Phys. Lett. B 206 (1988), 199[CrossRef].
    S. M. Barr and D. Hochberg, Phys. Rev. D 39 (1989), 2308[APS].
    R. Gregory, D. Haws and D. Garfinkle, Phys. Rev. D 42 (1990), 343[APS].
    T. H. Hansson, J. Isberg, U. Lindstrom, H. Nordstrom and J. Grundberg, Phys. Lett. B 261 (1991), 379[CrossRef].
    B. Boisseau and P. S. Letelier, Phys. Rev. D 46 (1992), 1721[APS].
    P. Orland, Nucl. Phys. B 428 (1994), 221, [CrossRef] hep-th/9404140[e-print arXiv].
    M. Sato and S. Yahikozawa, Nucl. Phys. B 436 (1995), 100, [CrossRef] hep-th/9406208[e-print arXiv].
    H. Arodz, Nucl. Phys. B 450 (1995), 189, [CrossRef] hep-th/9503001[e-print arXiv].
    M. Anderson, Phys. Rev. D 51 (1995), 2863[APS].
    M. R. Anderson, F. Bonjour, R. Gregory and J. Stewart, Phys. Rev. D 56 (1997), 8014, [APS] hep-ph/9707324[e-print arXiv].
    M. Baker and R. Steinke, Phys. Rev. D 63, 094013, [APS] hep-ph/0006069[e-print arXiv].
  47. L. D. Faddeev and A. J. Niemi, Nature 387 (1997), 58, [CrossRef] hep-th/9610193[e-print arXiv].
  48. Y. Isozumi, M. Nitta, K. Ohashi and N. Sakai, Phys. Rev. D 71 (2005), 065018, [APS] hep-th/0405129[e-print arXiv].
  49. M. Eto, T. Fujimori, T. Nagashima, M. Nitta, K. Ohashi and N. Sakai, Phys. Lett. B 678 (2009), 254, [CrossRef] arXiv:0903.1518[e-print arXiv].
  50. B. M. A. Piette, B. J. Schroers and W. J. Zakrzewski, Z. Phys. C 65 (1995), 165, hep-th/9406160[e-print arXiv].
    B. M. A. Piette, B. J. Schroers and W. J. Zakrzewski, Nucl. Phys. B 439 (1995), 205, [CrossRef] hep-ph/9410256[e-print arXiv].
  51. L. Freyhult, Nucl. Phys. B 681 (2004), 65, [CrossRef] hep-th/0310261[e-print arXiv].
    E. A. Bergshoeff, R. I. Nepomechie and H. J. Schnitzer, Nucl. Phys. B 249 (1985), 93[CrossRef].
  52. H. Gies, Phys. Rev. D 63 (2001), 125023, [APS] hep-th/0102026[e-print arXiv].
  53. L. A. Ferreira, J. High Energy Phys. 05 (2009), 001, [IoP STACKS] arXiv:0809.4303[e-print arXiv].
    L. A. Ferreira, N. Sawado and K. Toda, J. High Energy Phys. 11 (2009), 124, [IoP STACKS] arXiv:0908.3672[e-print arXiv].
    L. A. Ferreira and P. Klimas, J. High Energy Phys. 10 (2010), 008, [Springer] arXiv:1007.1667[e-print arXiv].
  54. R. A. Leese, Nucl. Phys. B 366 (1991), 283[CrossRef].
  55. E. Abraham, Phys. Lett. B 278 (1992), 291[CrossRef].
  56. T. Vachaspati and A. Achucarro, Phys. Rev. D 44 (1991), 3067[APS].
    A. Achucarro and T. Vachaspati, Phys. Rep. 327 (2000), 347, [CrossRef] hep-ph/9904229[e-print arXiv].
  57. M. Shifman and A. Yung, Phys. Rev. D 73 (2006), 125012, [APS] hep-th/0603134[e-print arXiv].
  58. M. Eto, J. Evslin, K. Konishi, G. Marmorini, M. Nitta, K. Ohashi, W. Vinci and N. Yokoi, Phys. Rev. D 76 (2007), 105002, [APS] arXiv:0704.2218[e-print arXiv].
  59. M. Eto, T. Fujimori, S. B. Gudnason, K. Konishi, M. Nitta, K. Ohashi and W. Vinci, Phys. Lett. B 669 (2008), 98, [CrossRef] arXiv:0802.1020[e-print arXiv].
  60. M. Eto, T. Fujimori, S. B. Gudnason, M. Nitta and K. Ohashi, Nucl. Phys. B 815 (2009), 495, [CrossRef] arXiv:0809.2014[e-print arXiv].
    M. Eto, T. Fujimori, S. B. Gudnason, K. Konishi, T. Nagashima, M. Nitta, K. Ohashi and W. Vinci, J. High Energy Phys. 06 (2009), 004, [IoP STACKS] arXiv:0903.4471[e-print arXiv].
  61. L. Ferretti, S. B. Gudnason and K. Konishi, Nucl. Phys. B 789 (2008), 84, [CrossRef] arXiv:0706.3854[e-print arXiv].
    S. B. Gudnason and K. Konishi, Phys. Rev. D 81 (2010), 105007, [APS] arXiv:1002.0850[e-print arXiv].
    S. B. Gudnason, Y. Jiang and K. Konishi, J. High Energy Phys. 08 (2010), 012, [Springer] arXiv:1007.2116[e-print arXiv].
  62. A. Gorsky, M. Shifman and A. Yung, Phys. Rev. D 71 (2005), 045010, [APS] hep-th/0412082[e-print arXiv].
  63. A. P. Balachandran, S. Digal and T. Matsuura, Phys. Rev. D 73 (2006), 074009, [APS] hep-ph/0509276[e-print arXiv].
  64. E. Nakano, M. Nitta and T. Matsuura, Phys. Rev. D 78 (2008), 045002, [APS] arXiv:0708.4096[e-print arXiv]; Prog. Theor. Phys. Suppl. No. 174 (2008), 254, [PTP] arXiv:0805.4539[e-print arXiv].
    M. Eto and M. Nitta, Phys. Rev. D 80 (2009), 125007, [APS] arXiv:0907.1278[e-print arXiv].
    M. Eto, E. Nakano and M. Nitta, Phys. Rev. D 80 (2009), 125011, [APS] arXiv:0908.4470[e-print arXiv].
    M. Eto, M. Nitta and N. Yamamoto, Phys. Rev. Lett. 104 (2010), 161601, [APS] arXiv:0912.1352[e-print arXiv].
    Y. Hirono, T. Kanazawa and M. Nitta, Phys. Rev. D 83 (2011), 085018, [APS] arXiv:1012.6042[e-print arXiv].
  65. A. Gorsky, M. Shifman and A. Yung, Phys. Rev. D 83 (2011), 085027, [APS] arXiv:1101.1120[e-print arXiv].
    M. Eto, M. Nitta and N. Yamamoto, Phys. Rev. D 83 (2011), 085005, [APS] arXiv:1101.2574[e-print arXiv].

[PTP HOME] [BROWSE] [SEARCH] [SUBSCRIPTION] [SUBMISSION] [REGISTRATION]

Copyright © Progress of Theoretical Physics 2013 All rights reserved.