量子色动力学(QCD)提供了强核力的基本描述,是粒子物理标准模型的关键组成部分。除其他外,强大的相互作用使质子和中子结合成核,尽管质子受到电磁排斥。QCD是一种具有局部SU(3)对称性的量子规范场理论,描述了有色夸克和胶子的相互作用。他们被观察到被“限制”在色-中性强子态中,例如质子、中子和π-介子。颜色限制是基础物理学中最重要和最令人着迷的现象之一。著名的QCD渐近自由度意味着规范耦合在短距离极限内消失。相反的效果是它在长距离上的增长,导致了许多非扰动现象,包括手征对称性破缺和与没有有色粒子(夸克和胶子)作为渐近状态相关的质量间隙的出现。虽然QCD的数值晶格模拟以及简化的理论模型已经为这些现象提供了证据,但它们在QCD中的证明仍然缺失。这是一个深刻的问题,是克莱千年问题清单中的第一个问题。西蒙斯新合作的目标之一是提高我们对禁闭的理解。

限制的一个特征是形成了色电通量管,通常称为QCD弦,它可以将夸克与反夸克连接起来。这些弦在数值晶格计算中已经观察到,它们自然地出现在用高维引力理论描述某些约束规范理论时。QCD从3色推广到N色,以及随后规范理论的大N极限,为限制弦提供了一个特别好的有利位置,因为它们的分裂和连接被抑制了。因此,单个通量管成为一致的量子系统。近年来,由于分析方法和晶格模拟的协调发展,在理解长QCD弦动力学方面取得了重大进展。更广泛地说,解决大型N QCD一直是许多理论家的长期梦想,西蒙斯的合作将为此付出新的努力。

从基本理论到数值计算,再到实验发现,最近的一些发展使我们有机会加深对QCD和其他强相互作用规范理论的非微扰方面的理解。所有可用的方法都将用于解决这些重要的物理问题。这将有助于创建一个更广泛、更通用的研究人员社区,致力于限制和QCD字符串。