Ultraviolet-Complete Local Field Theory of Persistent Symmetry Breaking in 2+1 Dimensions

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作者
Bilal Hawashin,Junchen Rong,Michael M. Scherer
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:134 (4)
标识
DOI:10.1103/physrevlett.134.041602
摘要

Spontaneous symmetry breaking can persist at all temperatures in certain biconical O(N)×Z2 vector models when the underlying field theories are ultraviolet complete. So far, the existence of such theories has been established in fractional dimensions for local but nonunitary models or in 2+1 dimensions but for nonlocal models. Here, we study local models at zero and finite temperature directly in 2+1 dimensions employing functional methods. At zero temperature, we establish that our approach describes the quantum critical behavior with good accuracy for all N2. We then exhibit the mechanism of discrete symmetry breaking from O(N)×Z2O(N) for increasing temperature near the biconical critical point when N is finite but large. We calculate the corresponding finite-temperature phase diagram and further show that the Hohenberg-Mermin-Wagner theorem is fully respected within this approach, i.e., symmetry breaking only occurs in the Z2 sector. Finally, we determine the critical N above which this phenomenon can be observed to be Nc15. Published by the American Physical Society 2025
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