Applications of holography to the physics of strongl y coupled plasmas

Resumen

La Cromodinámica Cuántica, o QCD por sus siglas en inglés, posee un acoplo gauge que varía con la escala de energía puesto que no es una teoría conforme. A altas energías el acoplo de QCD tiende a cero, en un fenómeno denominado de libertad asintótica. En tal límite los quarks y gluones interaccionan cada vez menos comportándose prácticamente como partículas libres, de ahí el nombre. Por otro lado, cuando los procesos median una energía más baja la interacción se vuelve más y más fuerte. Eventualmente los quarks y gluones se encuentran formando estados ligados llamados hadrones. El mecanismo detrás de esto último se denomina confinamiento. Sin embargo existe la posibilidad de que los quarks y gluones entren en una fase de deconfinamiento, donde se comporten como partículas libres a temperaturas y/o densidades muy altas, alrededor del billón de grados centígrados: el llamado plasma de quarks y gluones, o QGP. Estas temperaturas se consiguen en colisiones de iones de oro en el "Relativistic Heavy Ion Collider" en EE.UU. Uno de los problemas con los que los físicos nos encontramos a la hora de modelizar la evolución y propiedades del plasma es que, aunque en la fase de deconfinamiento, el susodicho plasma parece seguir encontrándose en acoplo fuerte. Así, la teoría de campos a temperatura finita, que es una expansión perturbativa, suele dar resultados que difieren en órdenes de magnitud. Por otra parte la teoría de campos en el retículo no puede reproducir sus propiedades dinámicas por estar formulada en el euclídeo. Sorprendentemente, ciertos tipos de plasmas pueden modelizarse en teoría de cuerdas, utilizando la llamada correspondiente AdS/CFT, que establece una equivalencia entre teorías gauge y teorías de cuerdas. Recientemente se han calculado parámetros de gran relevancia como la "shear viscosity", el parámetro de "jet quenching" o la pérdida de energía de los quarks pesados en el medio, pero hay muchas más propiedades que se pueden estudiar. Nosotros nos hemos centrado en: - el cálculo de la tasa de desintegración de mesones en una versión que añade quarks al plasma N=4 mediante el embedding de D7 branas en el background de un agujero negro en Anti-deSitter. El proceso de disociación se ve como el mecanismo por el cual las D7 caen a través del horizonte dedicho agujero negro. Las etapas finales del proceso de disociación se puede modelizar mediante el cálculo de los llamados modos cuasi-normales en la D7 brana. Estos cálculos pueden ser de cierta relevancia experimental para entender la supresión de la cantidad de J/psi en el QGP. - el cálculo de longitudes de absorción en el plasma N=4 de gluones, que es una cantidad definitoria de éste. En este caso es necesario calcular modos de momento complejo en lugar de modos de frecuencia compleja en el background de AdS-BH. A frecuencia cero, las longitudes de apantallamiento muestran cómo el campo cromoeléctrico decae en el plasma deconfinado. - finalmente, también se calculan los residuos de la función Green retardada, evaluados en sus polos asociados a las frecuencias de los modos cuasi-normales. El cálculo de los residuos permite construir el efecto de una perturbación en el plasma, dentro del contexto de la "teoría de respuesta lineal". Su estudio nos permite definir una escala temporal hidrodinámica, a partir de la cual dicha aproximación es válida en el plasma N=4, que puede ser relevante para entender las condiciones iniciales en las simulaciones hidrodinámicas del QGP en RHIC, y en el futuro LHC.