AdS/CMT thermal and quantum phase transitions and self-duality
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Date
Authors
Advisor
Nastase, Horatiu Stefan 
Coadvisor
Graduate program
Física - IFT
Undergraduate course
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Type
Master's thesis
Access right
Acesso aberto
Abstract
Abstract (portuguese)
Esta tese investiga as propriedades termodinâmicas e de transporte de supercondutores holográficos para além das restrições impostas pela auto-dualidade eletromagnética padrão. Consideramos um modelo de Einstein-Maxwell-escalar em AdS4 deformado por um acoplamento de Weyl com derivadas mais altas. O coeficiente de Weyl γ atua como um parâmetro de controle físico que ajusta o comportamento crítico no infravermelho da teoria de campo dual, de forma qualitativamente análoga a como densidade de portadores, desordem ou pressão ajustam fases em sistemas de matéria condensada. Ao renormalizar interações efetivas na geometria de horizonte próximo AdS2, o termo de Weyl desloca o limite de estabilidade de Breitenlohner-Freedman e conduz o sistema através de uma superfície quântica crítica. Esse mecanismo gera naturalmente uma transição do tipo Berezinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT) de ordem infinita para o parâmetro de ordem supercondutor, oferecendo uma alternativa geometricamente consistente a deformações ad hoc de massa para modelar criticidade não-média-de-campo.
Além disso, a interação de Weyl quebra a auto-dualidade eletromagnética inerente às teorias de Maxwell no bulk. Mostramos que essa quebra induz uma assimetria partícula-vórtice ajustável na condutividade óptica, conectando o mesmo acoplamento γ que controla a instabilidade no IR a um viés controlado no transporte quântico crítico, características relevantes para a fenomenologia de metais estranhos. Em conjunto, esses resultados ilustram uma lição mais ampla para a holografia: termos com derivadas mais altas que aparecem como pequenas correções no ultravioleta podem reorganizar qualitativamente a física no infravermelho, tornando-se ferramentas poderosas para capturar a dinâmica universal de matéria quântica fortemente acoplada.
Abstract (english)
This thesis investigates the thermodynamic and transport properties of holographic superconductors beyond the constraints imposed by standard electromagnetic self-duality. We focus on an Einstein-Maxwell-scalar model in AdS4 deformed by a higher-derivative Weyl coupling. The Weyl coefficient γ acts as a physical control parameter that tunes the infrared critical behavior of the dual field theory, in a way qualitatively analogous to how carrier density, disorder, or pressure tune phases in condensed matter systems. By renormalizing effective interactions in the near-horizon AdS2 geometry, the Weyl term shifts the Breitenlohner-Freedman stability bound and drives the system across a quantum critical surface. This mechanism naturally generates an infinite-order Berezinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT)-type transition for the superconducting order parameter, providing a geometrically consistent alternative to ad hoc mass deformations for modeling non-mean-field criticality.
Furthermore, the Weyl interaction breaks the electromagnetic self-duality inherent in standard bulk Maxwell theories. We show that this breaking induces a tunable particle-vortex asymmetry in the optical conductivity, linking the same coupling γ that controls the IR instability to a controlled bias in quantum critical transport, features relevant to the phenomenology of strange metals. Taken together, these results illustrate a broader lesson for holography: higher-derivative terms that appear as small ultraviolet corrections can qualitatively reorganize the infrared physics, making them powerful tools for capturing universal dynamics in strongly coupled quantum matter.
Description
Language
English
Citation
CAZÓN TEJERINA, Diego Matias. AdS/CMT thermal and quantum phase transitions and self-duality. 2026. Dissertação (Mestrado em Física) – Instituto de Física Teórica, Universidade Estadual Paulista (Unesp), São Paulo, 2026.
