Probing the QCD Phase Diagram via Holographic Models

Show simple item record

dc.contributor Helsingin yliopisto, matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta fi
dc.contributor Helsingfors universitet, matematisk-naturvetenskapliga fakulteten sv
dc.contributor University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Physics en
dc.contributor Alkeishiukkasfysiikan ja maailmankaikkeuden tutkimuksen tohtoriohjelma fi
dc.contributor Doktorandprogrammet i elementarpartikelfysik och kosmologi sv
dc.contributor Doctoral Programme in Particle Physics and Universe Sciences en
dc.contributor Helsinki Institute of Physics en
dc.contributor.author Remes, Jere
dc.date.accessioned 2020-11-18T08:57:02Z
dc.date.available 2020-12-04
dc.date.available 2020-11-18T08:57:02Z
dc.date.issued 2020-12-14
dc.identifier.uri URN:ISBN:978-951-51-1292-7
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10138/321635
dc.description.abstract Quantum Chromodynamics (QCD) is the quantum field theory describing strong nuclear interactions. Due to the titular strong nature of these interactions, obtaining reliable predictions from the theory has proven challenging in many physically interesting regions of the phase diagram. The most well-established current framework for handling strongly coupled, nonperturbative systems is that of lattice simulations. Even this framework has its weaknesses when applied to QCD, however, such as simulating systems where real-time dynamics are relevant or that have non-zero chemical potential. Such cases are found in e.g. the early-time dynamics of heavy-ion collisions and inside neutron stars, respectively. These nonperturbative systems provide us with an ideal testing ground for new methods such as holography. Holography is an umbrella term for various dualities which connect a quantum field theory with a higher-dimensional theory of quantum gravity. One general property of these dualities is that they map operators in strongly coupled field theories into fields in weakly coupled classical gravity. It therefore seems natural to apply the methods provided by these dualities to the study of strong coupled real-world theories such as QCD. However, there is no known holographic dual for QCD yet, and we must resort to some modeling if we wish to compute predictions via holographic methods. In this thesis, we apply holographic models of QCD -- namely Improved Holographic QCD and its extension called V-QCD -- in the study of both the thermalization of hot quark-gluon plasma produced in heavy-ion collisions and the structure and astrophysical properties of cold, dense matter in neutron stars. We also provide an introduction to the different facets concerning these applications from the motivation in QCD and the challenges the QCD phase diagram provides to current computational methods, to holography, heavy-ion collision phenomenology and neutron star observations. en
dc.description.abstract Kvanttikromodynamiikka (QCD) on vahvaa ydinvuorovaikutusta kuvaava osa hiukkasfysiikan standardimallia. Teorian kuvaamien vuorovaikutusten vahvuuden vuoksi luotettavien ennusteiden tuottaminen on osoittautunut vaikeaksi monessa fysikaalisesti kiinnostavassa faasidiagrammin alueessa. Hilasimulaatiot ovat menestyksekkäin menetelmä vahvasti kytkettyjen, ei-perturbatiivisten systeemien tutkimiseen. Ilmeisistä ansioistaan huolimatta hilasimulaatioiden käyttämisellä QCD:n tutkimiseen on kuitenkin rajoitteensa. Nämä rajoitteet tulevat esille, kun systeemien kuvaamisessa on otettava huomioon reaaliaikadynamiikka - kuten on laita raskasionitörmäyksien varhaisissa vaiheissa - tai äärellinen kemiallinen potentiaali - kuten neutronitähtien sisäosia mallintaessa. Mainitut tapaukset tarjoavat ihanteellisen koealustan uusille menetelmille, kuten holografialle. Holografia on kattotermi vastaavuuksille kvanttikenttäteorioiden ja korkeampiulotteisten kvanttigravitaatioteorioiden välillä. Eräs yleinen ominaisuus näille vastaavuuksille on, että ne kuvaavat vahvasti kytkettyjen kvanttikenttäteorioiden operaattorit vastaavan, heikosti kytketyn gravitaatioteorian kentiksi. On siten luontevaa pyrkiä soveltamaan holografisia vastaavuuksia vahvasti kytkettyjen teorioiden kuten QCD:n tutkimiseen. QCD:tä vastaavaa gravitaatioteoriaa ei kuitenkaan vielä tunneta, joten mikäli holografiaa mielii soveltaa QCD:n tutkimiseen, on turvauduttava mallintamiseen. Tässä väitöskirjassa sovellamme QCD:n holografisia malleja tutkiaksemme sekä raskasionitörmäyksissä syntyvän kuuman kvarkkigluoniplasman termalisoitumista että neutronitähtien sisällä olevan kylmää, tiheää ainetta. Väitöskirjassa on myös johdanto jokaiseen soveltamisen osa-alueeseen QCD:n perusteista sekä faasidiagrammin tarjoamien haasteiden esittelystä holografiaan, raskasionitörmäysten fenomenologiaan ja neutronitähtien havaittuihin ominaisuuksiin. fi
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en
dc.publisher Helsingin yliopisto fi
dc.publisher Helsingfors universitet sv
dc.publisher University of Helsinki en
dc.relation.isformatof URN:ISBN:978-951-51-1291-0
dc.relation.isformatof Helsinki: 2020, Helsinki Institute of Physics, Internal Report Series. 1455-0563
dc.rights Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. fi
dc.rights This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. en
dc.rights Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden. sv
dc.subject fysiikka
dc.title Probing the QCD Phase Diagram via Holographic Models en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Doktorsavhandling (sammanläggning) sv
dc.ths Vuorinen, Aleksi
dc.ths Tuominen, Kimmo
dc.ths Jokela, Niko
dc.opn Gürsoy, Umut
dc.type.dcmitype Text

Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
remes_jere_dissertation_2020.pdf 1.986Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record