利用AdS/CFT研究各向异性强耦合夸克胶子等离子体

Understanding the strongly coupled systems as an unsolved problem remains a challenge. The quark-gluon plasma (QGP) produced in heavy ion collision (HIC) in RHIC experiment is realized as a strongly coupled system. The AdS/CFT duality is a powerful tool to analyze it, which conjectures that a strongly coupled d-dimension gauge theory is dual to a gravitation/string theory in (d+1) dimension. However, previous studies of the QGP by using the AdS/CFT duality are based on the assumption that the isotropic distribution of its pressure, while the QGP created in HIC is intrinsically anisotropic especially at very early time because of the non-central collision. In this project, the main object is to study the angular dependence of the anisotropic QGP by constructing anisotropic metric solutions in the gravitational theory. Our work will firstly investigate the angular dependence of the transport coefficients and the instability of the strongly coupled anisotropic QGP. Comparing with the previous studies, we will systematically consider the case of anisotropic strongly coupled QGP by using the AdS/CFT duality. It is expected that we can get more important knowledge about the storngly coupled systems.

强耦合系统是一个长期未得到很好解决的难题，我们在RHIC(相对论重离子对撞机)实验中发现产生的夸克胶子等离子体(QGP)是一个强耦合系统。AdS/CFT对偶性是一种通过引力对偶来研究强耦合系统的方法，它指的是一个强耦合的d维场论可以等价于一个(d+1)维的引力理论，为我们研究QGP的行为提供了强有力的工具。但以前通过AdS/CFT来研究QGP都是基于它的压强分布是各向同性的，但由于非对心碰撞等原因，在极早期这团物质的压强分布是非各向同性的。本项目主要的目的就是应用引力理论中构造的各向异性解去研究对偶的各向异性QGP。我们的工作将首次探索在各向异性时强耦合QGP的输运性质的角度分布，强耦合各向异性QGP的不稳定性的角度依赖。以前通过AdS/CFT大多数的工作只考虑了各向异性幅度的依赖，都没有考虑到极早期各向异性的角度依赖。通过这些研究可以期望得到更多关于各向异性强耦合系统的重要知识。

AdS/CFT对偶或称引力/规范对偶是将引力系统和规范系统联系起来的可能的桥梁，它帮助我们通过研究其中一个系统去研究相对较难处理的另一个系统。在此项目所资助的研究过程中，我们在引力系统和规范系统两方面都取得一定的进展。..在对引力系统的研究方面，我们认为我们可能取得了比较重要的进展甚至突破，需要接受时间的检验。我们在探索对引力系统的量子力学自洽处理中，意外的通过对时间的量子力学重新处理很好地解释了在宇宙学上观测到的加速膨胀或者等价的暗能量。我们仔细考察了两个量子力学时钟的同步问题，发现两个量子力学时钟在不同地点的同步在量子力学层面是不能严格精确做到的。这带来了一个观察者在观察远处一个时钟的时候不可避免的带有一个量子力学宽度，我们计算了这个时钟测不准带来的能量涨落，数值和状态方程都和观测到的暗能量非常接近，暗能量占临界密度的比值计算得到2/π和观测值0.68非常接近。我们也通过这个量子力学时钟测不准计算了对遥远光谱观测的影响，给出了和观测一致的距离-红移关系，特别在大红移区域给出正确的对哈勃定律的偏离。我们还将这种对时间重新处理的思路推广到一般量子力学参考系统，导致了一种可能的引力系统的自洽量子理论，其在紫外存在一个非高斯不动点(渐进安全)因而是可重整的，在红外与大尺度宇宙学观测一致，重现了经典广义相对论和有效宇宙常数。要将此量子力学时空的理论解释为引力，我们还将等效原理推广到不仅包括所有经典物理现象还包括所有量子力学现象都适用。我们¬预言遥远谱线红移的方差将与红移均方值成简单的线性关系，斜率是普适常数接近2/π。在这个方向上我们已发表2篇SCI论文一篇发表在Nucl.Phys.B一篇在JHEP均为国际著名杂志。..在规范系统的研究中，我们通过引力/规范对偶性，将强耦合的规范系统等价的通过经典引力系统来研究。我们首次解释了实验上在一类重费米子系统中观测到的非高斯临界点附近的各向异性涨落。其临界涨落有很强的各向异性，有不同于平均场预言的临界指数。此工作已发表在Mod.Phys.Lett.B。另一方面我们提出了一种可能的夸克胶子等离子在临界温度附近的有效场论。将临界温度附近的夸克胶子等离子体(QGP)系统的类流体力学行为与规范系统的拓扑非平凡的BPS解附近的行为联系起来，将QGP看做是一种拓扑流体和拓扑序物态，很好的解释了临界温度附近奇异的流体力学输运和电荷分数化的行为。