Направление: 011200 Физика
Профиль: Теория взаимодействия элементарных частиц и квантовая теория поля
Кафедра физики высоких энергий и элементарных частиц
Научный руководитель: проф. С.С.Афонин
Рецензент: проф. А.А.Андрианов

Изучение влияния ненулевых внешних условий
 на феноменологию КХД в рамках голографического подхода
Катанаева Алиса Дмитриевна

Фундаментальная теория сильных взаимодействий – квантовая хромодинамика (КХД) – успешно описывает высокоэнергетические физические процессы, при которых сильная константа связи достаточно мала для применения методов теории возмущений. На масштабах масс легких адронов КХД оказывается в режиме сильной связи, и исходные динамические переменные лагранжиана КХД (токовые кварки и безмассовые глюоны) больше не являются физическими степенями свободы. В низкоэнергетическом режиме теория возмущений не применима, требуется использование непертурбативных подходов. 
Возникший в последнее десятилетие ХХ века голографический подход является перспективным направлением такого рода исследований. В его основе лежит гипотеза АдС/КТП (Анти - де Ситтер/Конформная теория поля) соответствия, впервые сформулированная как гипотеза дуальности между десятимерной теорией струн типа IIB в пространстве AdS5×S5 и N=4 суперсимметричной теорией Янга-Миллса в пределе большого числа цветов на границе AdS5. АдС/КТП позволяет получить теоретический контроль над калибровочными теориями в режиме сильной связи. Существует обобщение данного метода и на физическую калибровочную теорию сильных взаимодействий, соответствующая дуальность носит название АдС/КХД
(Анти - де Ситтер/Квантовая хромодинамика).
В данной работе рассматривается bottom-up подход к АдС/КХД, в котором пятимерные дуальные модели строятся так, чтобы по крайней мере качественно воспроизводить известную феноменологию КХД.
Получение полной фазовой диаграммы вещества КХД как функции температуры T и барионного химического потенциала µ является важнейшей задачей как теоретической физики, так и экспериментальных исследований. Хорошо известно, что повышение температуры или плотности приводит к тому, что адронное вещество переходит в качественно новое фазовое состояние – кварк-глюонную плазму, это обуславливает богатую фазовую структуру фазовой диаграммы КХД. Многочисленные результаты в этой области получены в ходе лабораторных экспериментов по столкновению релятивистских тяжелых ионов в CERN, BNL и GSI, а также из компьютерных симуляций КХД на решётке. Последние, однако, способны делать предсказания только для значений µ, близких к нулевым.
Автор применяет методы АдС/КХД соответствия для исследования фазовой структуры некоторых голографических моделей.  В дуальных моделях переход в фазу деконфайнмента связан с фазовым переходом (первого рода) Хокинга-Пейджа между двумя различными геометриями: высокотемпературной чёрной дырой и низкотемпературным пространством АдС. В работе найдены температуры деконфайнмента в стандартной и обобщенной моделях с мягкой стенкой, а также в модели с мягкой стенкой и  ультрафиолетовым обрезанием. Для первых двух моделей построены фазовые диаграммы. Для учёта кварковых эффектов, то есть и конечного барионного химического потенциала, требуется удержание подавленных как 1/Nc вкладов.
Подробно обсуждается влияние входных параметров моделей, а именно – параметров мезонных спектров, на величину предсказываемых µ и T. Недостаток достоверных экспериментальных данных о радиальных возбуждениях лёгких мезонов приводит к некоторой неоднозначности в предсказаниях. Однако во всем многообразии внешних параметров найдены оптимальные с феноменологической и идеологической точек зрения сочетания, которые приводят к предсказаниям, успешно согласующимся с решёточными и экспериментальными.
В рамках АдС/КХД подхода автором получены хорошие качественные и даже количественные предсказания фазовой структуры вещества КХД. Это свидетельствует об очередном успехе использования голографических методов для описания физических систем. Кроме того, требование воспроизведения реалистичной фазовой диаграммы может служить в дальнейшем для отбора наиболее достоверных голографических моделей.

Список публикаций
1. S. S. Afonin, A.D. Katanaeva. Holographic estimates of the deconfinement temperature // The European Physical Journal C, v. 74, 3124, 2014.
2. S. S. Afonin, A.D. Katanaeva. Holographic estimates of the deconfinement temperature // Proceedings of Quark Confinement and Hadron Spectrum XI, Санкт-Петербург, 2014
 (в печати).
3. A. Katanaeva. Holographic estimates of the deconfinement temperature from the axial vector sector // Book of Abstracts, International Student Conference «Science and progress». St. Petersburg, 2014. P. 128.

Автор магистерской диссертации:                                                                  А.Д. Катанаева
Научный руководитель:                                                                                       С.С. Афонин