Podrobno

Analytical properties of hydrodynamics and quantum chaos
ID Lemut, Timotej (Avtor), ID Grozdanov, Sašo (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (5,48 MB)
MD5: 2865D05A1E797D3E93C630651FCF397A

Izvleček
The holographic gauge/gravity duality provides an explicit reduction of quantum field theory (QFT) calculations in the semi-classical large-N limit to sets of ‘gravitational’ differential equations whose analysis can reveal all details of the spectra of thermal QFT correlators. We argue that in certain cases, a complete reconstruction of the spectrum and of the corresponding correlator is possible from only the knowledge of an infinite, discrete set of pole-skipping points traversed by a single (hydrodynamic) mode computed in a series expansion in an inverse number of space-time dimensions. Conceptually, this reduces the computation of a QFT correlator spectrum to performing a set of purely algebraic manipulations. With the help of the pole-skipping analysis, we also uncover a novel structure underpinning the coefficients that enter the hydrodynamic dispersion relations. Operationally, the reconstruction is a two-step process. First, one uses the known pole-skipping points to determine the hydrodynamic mode. Then, one uses the fact that it is possible, under certain conditions, to reconstruct the complete spectrum of physical excitations from a single mode in the spectrum of a meromorphic two-point function (in the complex frequency plane at fixed wavevector) in some QFT. In particular, this depends on a constructive algorithm we developed based on the theorems of Darboux and Puiseux that allows for such a reconstruction of all modes connected by level-crossings. For concreteness, we focus on theories in which the known mode is a gapless excitation described by the hydrodynamic gradient expansion, known at least to some (preferably high) order. We first apply the algorithm to a simple algebraic example and then to the transverse momentum excitations in the holographic theory that describes a stack of M2 branes and includes momentum diffusion as its gapless excitation. Diffusion is a dissipative transport phenomenon ubiquitously present in nature. Its details can now be analysed with modern effective field theory (EFT) techniques that use the closed-time-path (or Schwinger-Keldysh) formalism. We discuss the structure of the diffusive effective action appropriate for the analysis of stochastic or thermal loop effects, responsible for the so-called long-time tails, to all orders. We also elucidate and prove a number of properties of the EFT and use the theory to establish the analytic structure of the n-loop contributions to diffusive retarded two-point functions. Our analysis confirms a previously proposed result by Delacretaz that used microscopic conformal field theory arguments. Then, we analyse a number of implications of these loop corrections to the dispersion relations of the diffusive mode and new, gapped modes that appear when the EFT is treated as exact. Finally, we discuss certain features of an all-loop model of diffusion that only retains a special subset of n-loop ‘banana’ diagrams.

Jezik:Angleški jezik
Ključne besede:effective field theories, gauge-gravity correspondence, holography and hydrodynamics, quantum chaos, transport phenomena, real and complex analysis, relativistic hydrodynamics, string theory techniques in condensed matter
Vrsta gradiva:Doktorsko delo/naloga
Tipologija:2.08 - Doktorska disertacija
Organizacija:FMF - Fakulteta za matematiko in fiziko
Leto izida:2025
PID:20.500.12556/RUL-168309 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:231449347 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:09.04.2025
Število ogledov:498
Število prenosov:125
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Slovenski jezik
Naslov:Analitične lastnosti hidrodinamike in kvantnega kaosa
Izvleček:
S pomočjo holografske dualnosti med kvantno teorijo polja in gravitacijo lahko poenostavimo enačbe v semi-klasični limiti velikega N določene kvantne teorije polja (QFT) na sisteme ’gravitacijskih’ diferencialnih enačb, ki še vedno vsebujejo vse podrobnosti spektra termičnih korelatorjev danega QFT-ja. Trdimo, da je v določenih primerih možna popolna rekonstrukcija spektra (in s tem ustreznega korelatorja) zgolj iz poznavanja števno neskončnega števila posebnih točk, v katerih pride do preskakovanja polov. Na ta način se izračun spektra korelatorja v QFT reducira na niz algebrajskih manipulacij, s pomočjo analize preskakovanja polov pa odkrijemo tudi novo strukturo koeficientov hidrodinamske disperzijske relacije. Rekonstrukcija v praksi poteka v dveh korakih. Najprej uporabimo znane točke preskoka, da določimo hidrodinamsko vrsto. Ta točke preskoka namreč interpolira, z razvojem po obratnem številu prostorsko-časovnih dimenzij pa interpolacijski problem tudi uspešno rešimo. Nato izkoristimo dejstvo, da je pod določenimi pogoji mogoče iz ene same ekscitacije rekonstruirati celoten nabor ekscitacij v spektru meromorfnedvotočkovnefunkcijedoločenegaQFT-ja. Trditev izhaja iz konstruktivnega algoritma, predstavljenega v tezi, ki temelji na izrekih Darboux-ja in Puiseux-ja. Ta algoritem omogoča rekonstrukcijo vseh ekscitacij, ki so s prvotno povezane prek interakcij. Specifično se osredotočimo na teorije, v katerih je podana ekscitacija brez energijske vrzeli - kot rezultat hidrodinamskega razvoja po gradientih - in je podana do določene (po možnosti visoke) stopnje. Algoritem najprej demonstriramo na preprostem algebrajskem primeru, nato pa še na bolj realističnem primeru transverzalnih vzbuditev momenta v holografski teoriji, ki opisuje množico M2 bran. Difuzija je disipativni transportni pojav, ki je značilen za številne naravne sisteme. Podrobnosti procesa analiziramo z uporabo sodobnih metod efektivne teorije polja (EFT), pri čemer uporabljamo formalizem Schwinger-Keldysh. V tezi nas zanima struktura efektivne akcije za difuzijo, s katero lahko obravnavamo stohastične ali termalne prispevke višjih zank do poljubnega reda. Ti prispevki so ključni za pojav tako imenovanih dolgih repov. Dodatno raziščemo in dokažemo številne lastnosti efektivne teorije polja za difuzijo ter določimo analitično strukturo prispevka n-tih zank k retardirani dvotočkovni funkciji. Naša analiza potrjuje rezultat, ki ga je na podlagi mikroskopskih argumentov v okviru konformne teorije polja pred časom predlagal Delacretaz. Nadalje preučimo vpliv zankovnih popravkov tako na disperzijsko relacijo kot na višje ekscitacije difuzijskega načina, ki se pojavijo, ko je EFT obravnavan kot eksakten. Ob zaključku razpravljamo o značilnostih modela difuzije v določeni limiti, kjer ohranimo le podmnožico t.i. imenovanih »banana« diagramov. Ta limita nam namreč omogoča da analiziramo teorijo do poljubnega reda v številu zank.

Ključne besede:efektivne teorije polja, umeritveno-gravitacijska korespondenca, holografska dualnost in hidrodinamika, kvantni kaos, transportni pojavi, realna in kompleksna analiza, relativistična hidrodinamika, raba tehnik teorije strun v kondenzirani snovi

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj