全息量子色动力学中的手征与退禁闭相变研究

This program is aimed at studying the chiral and deconfining phase transitions in both the two-flavor and the 2+1-flavor case in AdS/QCD. We try to combine consistently the bulk background system which can give a good characterization of the deconfining phase transition with the improved soft-wall model, which can describe the light meson spectra and the right behaviors of the chiral phase transition, then to study the relevant properties of the chiral and deconfining phase transitions in a unified holographic framework. To simplify the situation, we first consider the decoupling case of the bulk background and the flavor sector, and study how to realize the right behaviors of the chiral and deconfining phase transitions. Then, we consider the coupling case of the background and the flavor sector in order to study the correct realization of QCD phase transition and the interplay between the two types of QCD phase transition. We will fix the dilaton potential to address the bulk background system. The chemical potential effect will also be introduced by solving the whole background system consistently, then we will study the properties of the QCD phase transition and the QCD phase diagram at finite chemical potential.

该项目旨在研究全息QCD中两味道与2+1味情形的手征与退禁闭相变性质。我们试图将能够正确描述退禁闭相变行为的引力背景系统与能够合理描述介子谱及手征相变行为的改进软墙模型自洽地结合起来，并在统一的全息框架下考察手征与退禁闭相变的有关性质。为了简化问题，我们首先考察引力背景部分与味道部分退耦的情况，研究如何实现正确的退禁闭与手征相变性质；然后，我们再考虑引力背景与味道部分耦合的情形，研究QCD相变的正确实现以及两种相变之间的相关性。在处理引力背景系统时，我们将采取固定的dilaton势。同时，我们将通过自洽地求解引力背景场方程引入化学势因素，进而研究有限化学势情形手征与退禁闭相变以及QCD相图的性质。

全息对偶为研究低能量子色动力学(QCD)的性质提供了一种强有力的工具。到目前为止，全息QCD已经被应用到与低能QCD相关的各种问题上，比如强子谱计算、QCD相变问题、中子星状态方程的研究等。然而，一个能够真正描述各种低能QCD性质的自洽而完善的全息QCD模型仍然没有建立起来。即使在关于QCD相变问题的研究上，全息方法也仍然不能足够完整地描述QCD相图。我们尝试推广之前改进的软墙全息QCD模型，建立了2+1味软墙AdS/QCD模型，研究了此模型中的手征相变性质以及介子八重态质量谱问题。我们发现此模型可以给出与实验结果较为一致的介子八重态质量谱，在有限化学势情形的手征相图也与格点结果一致。为了更好地将胶子部分的贡献考虑进去，我们将一个更加实际的五维引力背景，即一个具有特定dilaton势的Einstein-dilaton系统的解，与改进的软墙AdS/QCD模型相结合，考虑了dilaton场与五维标量场的三次耦合项，研究了对应的手征相变行为，进而我们将Einstein-dilaton引力系统与改进的软墙AdS/QCD模型耦合，在这样一个引力背景与物质部分完全耦合的系统中研究了退禁闭与手征相变的关联性质。我们发现，通过考察手征相变性质可以区分dilaton边界对应算符的量纲Δ的效应。另外，我们发现只有在弱耦合情形，夸克质量不为零时的状态方程和手征相变才具有平滑过渡行为，从而与格点结果一致；随着耦合强度的增大，平滑过渡将转化为一阶相变。另外，我们在改进软墙模型中引入了背景磁场，此背景可以由带有负宇宙学常数的Einstein-Maxwell系统微扰解出。我们发现，此模型中QCD相变具有反磁催化特征，进而我们给出了包含磁场的手征μ-T相图。同时我们详细研究了矢量、轴矢介子熔化的磁效应，发现在这样一个全息模型中，磁场在一定程度上可以诱导(矢量和轴矢)介子熔化。