ในฟิสิกส์ปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงโฮโลแกรมหน้าแสงหรือQCD โฮโลแกรมหน้าแสงเป็นเวอร์ชันโดยประมาณของทฤษฎีควอนตัมโครโมไดนามิกส์ (QCD) ซึ่งได้มาจากการแมปทฤษฎีเกจ ของ QCD ไปยัง ปริภูมิแอนติ-เดอ ซิตเตอร์ (AdS) มิติสูงกว่า ที่ได้รับแรงบันดาลใจจาก ความสอดคล้อง AdS/CFT ^{[ 1 ]} (ความเป็นคู่ของเกจ/แรงโน้มถ่วง) ที่เสนอสำหรับทฤษฎีสตริงกระบวนการนี้ทำให้สามารถค้นหาคำตอบเชิงวิเคราะห์ ( นิพจน์แบบปิด ) ในสถานการณ์ที่เกิดการเชื่อมต่อที่รุนแรง ("ระบอบการเชื่อมต่อที่รุนแรง") ซึ่งช่วยปรับปรุงการคาดการณ์มวลของแฮดรอน (เช่นโปรตอนนิวตรอนและเมซอน ) และโครงสร้างภายในของพวกมันที่เปิดเผยโดยการทดลองเร่งอนุภาคพลังงานสูง วิธีการที่ใช้กัน อย่างแพร่หลายที่สุดในการค้นหาคำตอบโดยประมาณของสมการ QCD คือQCD แบบแลตติสซึ่งมีการใช้งานที่ประสบความสำเร็จมากมาย เป็นวิธีการเชิงตัวเลขที่กำหนดในปริภูมิยุคลิดแทนที่จะเป็นปริภูมิ- เวลา Minkowski ทาง กายภาพ ^{[ 2 ] [ 3 ]}

หนึ่งในปัญหาสำคัญใน ฟิสิกส์ อนุภาคพื้นฐานคือการคำนวณสเปกตรัมมวลและโครงสร้างของแฮดรอนเช่นโปรตอนในฐานะสถานะผูกพันของควาร์กและกลูออนต่างจากควอนตัมอิเล็กโทรไดนามิกส์ (QED) ค่าคงที่การเชื่อมต่อ ที่แข็งแกร่ง ขององค์ประกอบของโปรตอนคำนวณคุณสมบัติของแฮดรอน เช่น มวลของโปรตอนและการกักขังสีซึ่งเป็นปัญหาที่ยากที่สุดในการแก้ไข แนวทางทฤษฎีที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดคือการกำหนด QCD เป็นทฤษฎีเกจแบบแลตติส^{[ 2 ]}และใช้การจำลองเชิงตัวเลขขนาดใหญ่บนคอมพิวเตอร์ขั้นสูง อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติ QCD แบบไดนามิกที่สำคัญในปริภูมิ-เวลา Minkowski ไม่สามารถคำนวณแบบแลตติสเชิงตัวเลขแบบยุคลิดได้^{[ 3 ]}ดังนั้นเป้าหมายทางทฤษฎีที่สำคัญคือการค้นหาการประมาณเบื้องต้นของ QCD ซึ่งสามารถวิเคราะห์ได้และสามารถปรับปรุงได้อย่างเป็นระบบ

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ แนวทางการสร้างภาพโฮโลแกรมด้านหน้าแสงจะแมปทฤษฎีเกจ แบบจำกัด ที่ควอนตัมบนด้านหน้าแสง^{[ 4 ]} ไปยัง ปริภูมิแอนติ-เดอ ซิตเตอร์ (AdS) มิติสูงกว่า โดยรวมเอา ความสอดคล้อง AdS/CFT ^{[ 1 ]}เป็นแนวทางที่มีประโยชน์ ความสอดคล้อง AdS/CFT เป็นตัวอย่างของหลักการโฮโลแกรมเนื่องจากเชื่อมโยงแรงโน้มถ่วงในปริภูมิ AdS ห้ามิติกับทฤษฎีสนามควอนตัมแบบคอนฟอร์มอล ที่ ขอบเขตปริภูมิ-เวลาสี่มิติ

การควอนตัมแบบหน้าแสง (Light front quantization)ถูกนำเสนอโดยพอล ดิแรก (Paul Dirac)เพื่อแก้ปัญหาทฤษฎีสนามควอนตัมเชิงสัมพัทธภาพ มันเป็นกรอบการทำงานที่เหมาะสมที่สุดในการอธิบายโครงสร้างของแฮดรอนในแง่ของส่วนประกอบต่างๆ ที่วัดได้ ณ เวลาหน้าแสงเดียวกัน${\displaystyle \tau =x^{0}+x^{3}}$เวลาที่ทำเครื่องหมายโดยแนวหน้าของคลื่นแสงในแนวหน้า ของแสง สมการ แฮมิลโทเนียนสำหรับระบบสถานะผูกพันสัมพัทธภาพและสมการคลื่น AdS มีโครงสร้างที่คล้ายกัน ซึ่งทำให้การเชื่อมต่อ QCD กับวิธีการเกจ/แรงโน้มถ่วงเป็นไปได้^{[ 5 ]}ความสัมพันธ์ระหว่างการแสดงทางเรขาคณิตของ AdS กับโฮโลแกรมแนวหน้าของแสงให้การประมาณค่าเบื้องต้นที่น่าทึ่งสำหรับสเปกตรัมมวลและฟังก์ชันคลื่นของสถานะผูกพันควาร์กแสง ของ เมซอนและแบริออน^{[ 6 ]}

วิธีการโฮโลแกรมหน้าแสงถูกค้นพบครั้งแรกโดยStanley J. BrodskyและGuy de Téramond Peraltaในปี 2006 โดยการแมปการกระจายประจุไฟฟ้า^{[ 7 ]}และความเฉื่อย^{[ 8 ]}จากกระแสควาร์กและเทนเซอร์ความเครียด-พลังงาน^{[ 9 ]}ขององค์ประกอบพื้นฐานภายในแฮดรอนใน AdS ^{[ 10 ] [ 11 ]} ไปยังปริภูมิเวลาทางกายภาพ^{[ 12 ] [ 13 ]}โดยใช้ทฤษฎีหน้าแสง ทฤษฎีคู่ของแรงโน้มถ่วงของ QCD ยังไม่เป็นที่รู้จัก แต่กลไกของการกักขังสามารถรวมเข้ากับการสอดคล้องของเกจ/แรงโน้มถ่วงได้โดยการปรับเปลี่ยนเรขาคณิตของ AdS ที่ค่ามากของพิกัดมิติที่ห้าของ AdS ${\displaystyle z}$ซึ่งกำหนดขนาดของปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง^{[ 14 ] [ 15 ]} ใน กรอบงานAdS/QCDทั่วไป^{[ 16 ] [ 17 ]}ฟิลด์ใน AdS ถูกนำมาใช้เพื่อให้ตรงกับสมมาตรไครัลของ QCD และการแตกสมมาตรโดยธรรมชาติแต่ไม่มีการเชื่อมต่อที่ชัดเจนกับโครงสร้างองค์ประกอบภายในของแฮดรอน^{[ 18 ]}

จากสมการนี้ เราสามารถแมปพลวัตของควาร์กและกลูออนภายในแฮดรอน ไปยังปริภูมิ แอนติ-เดอ ซิตเตอร์ (AdS) ที่มีมิติสูงกว่าได้ในการประมาณแบบกึ่งคลาสสิกของQCDสมการแฮมิลโทเนียนของหน้าแสง${\displaystyle P_{\mu }P^{\mu }\vert \phi \rangle ={\mathcal {M}}^{2}\vert \phi \rangle }$ เป็นสมการชโรดิงเกอร์เชิงสัม พัทธภาพและไม่ขึ้นกับกรอบอ้างอิง ^{[ 5 ]}

${\displaystyle \left(-{\frac {d^{2}}{d\zeta ^{2}}}-{\frac {1-4L^{2}}{4\zeta ^{2}}}+U(\zeta )\right)\phi (\zeta )=M^{2}\phi (\zeta ),}$

ที่ไหน${\displaystyle L}$คือโมเมนตัมเชิงมุมวงโคจรขององค์ประกอบและตัวแปร${\displaystyle \zeta }$คือระยะห่างคงที่ระหว่างควาร์กในแฮดรอน ณ เวลาแสงเท่ากัน ตัวแปร${\displaystyle \zeta }$ถูกระบุว่าเป็นตัวแปรโฮโลแกรม${\displaystyle z}$ในพื้นที่ AdS ^{[ 7 ]}และพลังงานศักยภาพ ที่กักขัง${\displaystyle U(\zeta )}$ได้มาจากปัจจัยการบิดเบี้ยวซึ่งปรับเปลี่ยนเรขาคณิต AdS และทำลายความไม่แปรผันตามคอนฟอร์มัล^{[ 6 ]}ค่าลักษณะเฉพาะของมันให้สเปกตรัมแฮดรอนิก และเวกเตอร์ลักษณะเฉพาะ ของมัน แสดงถึงการกระจายความน่าจะเป็นขององค์ประกอบแฮดรอนิกที่ระดับที่กำหนด

• แอดเอส/ซีเอฟที
• แอดเอส/คิวซีดี
• ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
• ควอนตัมโครโมไดนามิกส์
• ควอนตัมอิเล็กโทรไดนามิกส์
• ทฤษฎีสนามควอนตัม
• ทฤษฎีสตริง

• QCD แบบโฮโลแกรม บน arxiv.org
• ทฤษฎีปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งบนพื้นฐานของทฤษฎีทวิภาวะเกจ/แรงโน้มถ่วง , McGraw-Hill Yearbook of Science & Technology 2010
• แรงโน้มถ่วงของแฮดรอน , นิค อีแวนส์, ฟิสิกส์เวิลด์, สิงหาคม 2548