全息方法在强相互作用系统中的应用

We will study non-perturbative physics of the strong interaction system in bottom-up holographic QCD(Quantum Chromodynamics) framework. The interaction between glue-dynamics and flavor dynamics would be consistently considered in a dynamical holographic QCD model, in which the Einstein-Dilaton system describing pure glue-dynamics and soft-wall model describing flavor dynamics are coupled. The model would be carefully constrained by experimental data and reliable results from other theoretical studies. Then using the dictionary of AdS/CFT correspondence we could introduce baryon chemical potential, magnetic effect into the model and study the behavior of quantities like order parameters of QCD phase transitions, transport coefficients of Quark-Gluon Plasma(QGP). It is expected that reliable information about QCD phase structure, QCD critical end point, properties of QGP would be obtained from this holographic framework. The studies of this project could provide theoretical information for understanding relevant experimental data, as well as tests on gauge/gravity duality and holographic principle from phenomenological way.

本项目在全息方法框架下研究量子色动力学(QCD)非微扰物理，尝试构建可以自洽地同时描述QCD胶子动力学和味道动力学的全息模型，并在此基础上获得关于QCD非微扰物理的更为全面的信息。我们在bottom-up框架下考察描述纯胶子系统的Einstein-Dilaton引力系统与描述味道动力学的软墙模型的耦合，通过自洽求解该系统的运动方程在全息框架下将QCD两部分动力学联系起来，并利用相关实验结果及理论预期对模型进行了细致的约束。在此基础上，我们利用全息对偶字典引入化学势、磁场等效应，通过对QCD相变序参量、夸克胶子等离子体(QGP)输运系数等物理量的研究，获得关于有限温度密度及磁场下QCD相结构、QCD临界点、QGP性质等物理内容的更丰富信息，为理解相关实验提供一定的理论支持，也从现象学角度在一定程度上对引力/规范对偶理论和全息原理进行检验。

本项目在全息方法框架下研究量子色动力学(QCD)非微扰物理，尝试构建可以自洽地同时描述QCD胶子动力学和味道动力学的全息模型，并在此基础上获得关于QCD非微扰物理的更为全面的信息。我们在bottom-up框架下考察描述纯胶子系统的Einstein-Dilaton引力系统与描述味道动力学的软墙模型的耦合，通过自洽求解该系统的运动方程在全息框架下将QCD两部分动力学联系起来，利用相关实验结果及理论预期对模型进行了细致的约束。我们验证了全息方法可以很好地描述零温强子谱数据并很好地描述了QCD相变随夸克质量、味道数变化的行为。利用全息对偶字典引入温度、化学势、磁场等效应后，我们详细研究了这些效应对强子性质、QCD相变序参量、夸克胶子等离子体(QGP)输运系数等物理量的影响。我们发现，全息方法的结果与其他非微扰方法的结论定性上基本一致；但π介子在相变温度以下的极点质量(pole mass)随着温度升高而降低，这与其他有效场论方法的结论相反，但与文献[Phys.Rev.Lett. 88, 202302]中的一般性分析及文献[Phys.Rev.D92, 094510]中的格点模拟结果一致，这一结论对理解低动量区观测数据有一定的帮助。我们的研究也验证了在大的同位旋化学势下，QCD物质将出现π介子凝聚相；在有限化学势区域，我们全息计算结果显示手征相变和退禁闭相变的相变线是分开的；在有限磁场下，我们的研究显示手征相变的相变温度随着磁场强度增大而下降。这些研究获得了关于有限温度密度及磁场下QCD相结构、QCD临界点、QGP性质等物理内容的更丰富信息，可为理解相关实验提供一定的理论支持，也在一定程度上从现象学角度对引力/规范对偶理论和全息原理进行检验。