Holographic Models for Large-N Gauge Theories

Gauge theories are used to describe interactions between the elementary particles of the standard model and beyond standard model theories. In the regime where interactions are strong perturbative methods cannot be used. Thus the non-perturbative part is generally studied by using lattice simulations and effective field theories. However a new method for exploring the non-perturbative part is the AdS/CFT duality that relates a specific string theory and a conformal field theory. In this thesis, the AdS/CFT duality is generalized to non-conformal gauge theories and its implications are studied. In particular, a holographic model for studying various large-N gauge theories is introduced.Hiukkasfysiikkaa ja painovoimaa kuvaavien teorioiden yhdistäminen yhdeksi kokonaisuudeksi on osoittautunut haastavaksi tehtäväksi. Näiden teorioiden yhdistäminen on kiehtonut teoreettisia fyysikoita viimeisen sadan vuoden ajan. Vuonna 1998 löydettiin uusi mullistava kuvaus, jossa gravitaatioteoriaa voidaan kuvata hiukkasfysiikasta tuttuja menetelmiä käyttäen. Tätä kuvausta kutsutaan mittagravitaatiodualiteetiksi, jonka erilaiset sovellukset ovat tämän väitöskirjatyön aiheena. Vuonna 1998 löydetty dualitetti on ensimmäinen löydetty esimerkki niin sanotusta holografisesta periaatteesta, jonka ajatellaan olevan yksi kvanttigravitaatioteorioiden yleisistä periaatteista. Holografisen periaatteen mukaan eri ulottuvuuksissa muotoillut teoriat voivat kuvata samaa fysiikkaa. Mittagravitaatiodualiteetti yhdistää säieteorian ja supersymmetrisen kvanttikenttäteorian yhdeksi kokonaisuudeksi, jossa kymmenulotteinen gravitaatioteoria voidaan kuvata neliulotteisen kenttäteorian avulla. Väitöskirjassa laajennetaan mittagravitaatiodualiteettia siten että se mahdollistaa kvanttikromodynamikan tutkimisen viisiulotteista gravitaatioteoriaa käyttäen. Lisäksi työssä esitellään malli, jonka päämäränä on kuvata vielä tuntematonta fysiikkaa, jota parhaillaan Cernissä toimiva hiukkaskiihdytin luotaa. Työssä esitelty malli kvanttikromodynamiikalle tuottaa jo muilla tavoin löydettyjä fysikaalisia ominaisuuksia ja antaa ennusteita, joita voidaan testata muita menetelmiä käyttäen. Väitöskirjassa tutkitaan myös teknivärin termodynamiikkaa ja hiukkasspektriä, mikä ei ole ennen ollut mahdollista tai on ollut hyvin vaikeaa. Tulokset ovat uusia ja niiden luomat ennustukset jäävät seuraavien töiden arvioitavaksi

Thermodynamics of Quasi Conformal Theories From Gauge/Gravity Duality

We use gauge/gravity duality to study the thermodynamics of a generic almost conformal theory, specified by its beta function. Three different phases are identified, a high temperature phase of massless partons, an intermediate quasi-conformal phase and a low temperature confining phase. The limit of a theory with infrared fixed point, in which the coupling does not run to infinity, is also studied. The transitions between the phases are of first order or continuous, depending on the parameters of the beta function. The results presented follow from gauge/gravity duality; no specific boundary theory is assumed, only its beta function.Comment: 17 pages, 13 figures

AC transport at holographic quantum hall transitions

26 pages including 7 figures. (v2): correction to section 3, added reference. (v3): clarified comparison to previous work, (v4): a couple of comments and references addedWe compute AC electrical transport at quantum Hall critical points, as modeled by intersecting branes and gauge/gravity duality. We compare our results with a previous field theory computation by Sachdev, and find unexpectedly good agreement. We also give general results for DC Hall and longitudinal conductivities valid for a wide class of quantum Hall transitions, as well as (semi)analytical results for AC quantities in special limits. Our results exhibit a surprising degree of universality; for example, we find that the high frequency behavior, including subleading behavior, is identical for our entire class of theories.Peer reviewe

Maalaamon poistoilman suodatus ja lämmöntalteenotto

Opinnäytetyö tehtiin Granlund Pohjanmaa Oy:lle. Työn tavoitteena oli selvittää mahdollisuuksia ABB Oy:n Vaasan tehtaan sähkömoottorien maalaamon poistoilman suodatukselle ja lämmöntalteenotolle. Työssä vertailtiin erilaisia suodatusmenetelmiä, jotka mahdollistaisivat lämmöntalteenoton (LTO) käytön aiheuttamatta liikaa kustannuksia. ABB:n Vaasan tehtaan MM-rakennuksen maalaamosta poistetaan 20,6m3/s maalipölyllä likaantunutta ilmaa. Laskennallisesti poistoilman mukana häviää vuodessa 2700 MWh:n edestä hyödyntämätöntä lämpöenergiaa. Tällä hetkellä poistoilmaa ei suodateta eikä siitä oteta lämpöä talteen. Suurimpana ongelmana oli löytää kohdepoistoille toimiva suodatusratkaisu, joka mahdollistaisi poistoilman käytön LTO:ssa. Työn edetessä selvitettiin erityyppisten suodatusmenetelmien ominaisuuksia ja soveltuvuutta maalaamon poistoilman suodatukseen. Sopivan suodatusmenetelmän löydyttyä oltiin yhteydessä laitevalmistajiin, joilta pyydettiin tarjouspyynnöt. Tämän jälkeen etsittiin markkinoilta käyttötarkoitukseen soveltuva LTO-järjestelmä. Suodatus- ja LTO-järjestelmien tarjouksien pohjalta laskettiin järjestelmän takaisinmaksuaika. Valittu järjestelmä tulisi työn perusteella maksamaan itsensä takaisin noin 16 vuodessa jos hankkeelle ei haeta investointitukea Tekesiltä. Järjestelmää suunniteltaessa tulee kuitenkin ottaa huomioon tarkemmin asennuskustannuksien vaikutus takaisinmaksuaikaan ja järjestelmän kannattavuuteen. Työn tulokset auttavat ABB Oy:tä arvioimaan LTO-järjestelmän kannattavuutta mahdollisesti tulossa olevan saneerauksen yhteydessä. Teoriaosuudesta on myös hyötyä, mikäli päädytään selvittämään muita mahdollisia ratkaisuja

Satakunnan pelastuslaitoksen Rauman toimialueen asiakkaiden tyytyväisyys saamaansa kohteluun, ohjaukseen ja vuorovaikutukseen ensihoidossa

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia Satakunnan pelastuslaitoksen Rauman toimialueen asiakkaiden tyytyväisyyttä saamiinsa ensihoitopalveluihin. Tarkoituksena oli selvittää asiakkaiden tyytyväisyys sairaankuljettajien vuorovaikutukseen, asi-akkaiden kohteluun sekä asiakkaiden ohjaukseen. Kvantitatiivinen tutkimus toteutettiin strukturoidulla kyselylomakkeella syksyllä 2011. Kyselylomakkeita jaettiin 130 kpl ja niistä palautettiin yhteensä 68 kpl. Palautetuista 14 kpl palautettiin Rauman seudun päivystyksessä sijainneeseen palautelaatikkoon. Vastausprosentti oli 52. Tulokset analysoitiin Excel-taulukkolaskentaohjelman avulla ja työssä esitetään tulokset graafisten taulukoiden avulla sekä sanallisesti. Tulosten mukaan lähes kaikki asiakkaat olivat tyytyväisiä sairaankuljettajien vuorovaikutustaitoihin ja sairaankuljettajilta saamaansa kohteluun ja ohjaukseen. Tyytyväisimpiä asiakkaat olivat sairaankuljettajien vuorovaikutustaitoihin ja eniten tyytymättömyyttä ilmeni potilaille annetussa ohjauksessa. Asiakkaiden tyytyväisyys kokonaisuudessaan saamiinsa ensihoitopalveluihin oli varsin hyvä; erittäin tyytyväisiä tai tyytyväisiä oli noin 93 %. Asiakastyytyväisyyskyselyn tuloksia voidaan hyödyntää ensihoitopalvelujen laadun parantamiseksi.The purpose of this thesis was to research the customer satisfaction in emergency medicine services provided by the Rauma branch of the Satakunta rescue department. The aim was to find out the customers’ opinions and satisfaction about the paramedics’ interaction and patient counseling skills and treating of the customers. The information gathering method of this study was a structured questionnaire and the research was carried out in autumn 2011. 130 questionnaires were delivered and 68 pcs were returned, of which 14 pcs were returned to the Rauma accident and emergency department. The response rate was 52. The results were analyzed by using Excel matrixes and calculation programs. The data given by the questionnaires is presented with graphic tables and verbally. According to the results almost all of the customers were satisfied to the paramedics’ interaction skills and to the counseling and treatment. The customers were most satisfied to the paramedics’ interaction skills and dissatisfied to the counseling given by the paramedics. The customer satisfaction to the entire emergency medicine service was very good; there was 93 % of either very satisfied or satisfied. The results of the customer satisfaction questionnaire can be used to improve the quality of the emergency medicine services

Quantifying the synergies between farmland biodiversity conservation and water protection at catchment scale

Agriculture is a significant source of excess nutrients in both inland waters and enclosed seas and its intensification contributes to loss of biodiversity on land. This study combines farmland biodiversity conservation with water protection at a catchment scale and provides an optimising tool for analysing the effect of spatial dependencies on multifunctional agriculture. We show that significant efficiency gains can be achieved by coordinating the spatial allocation and type of vegetated buffer zones at a catchment level heterogeneous landscape. When the extended vegetation cover is justified by water protection targets, higher farmland diversity benefits can be gained by including meadow nectar plants in the founding grass seed mixture. The most favourable locations for joint water protection and farmland biodiversity conservation measures are identified at the catchment scale.vo

Voidaanko peltoviljelyn valinnoilla edistää samanaikaisesti vesiensuojelua ja luonnon monimuotoisuutta?

Vesistöjen ravinnekuormitus ja maatalousluonnon köyhtyminen ovat täpeltoviljelyn negatiivisia ympäristövaikutuksia. Monimuotoisuutta ja vesiensuojelua edistetään osaksi samoilla toimenpiteillä, esimerkiksi kesannoimalla. Ympäristö- ja maatalouspolitiikan kannalta on kiinnostavaa, kuinka suuria kustannussäästöjä on saavutettavissa, jos nämä toimenpiteet suunnitellaan alueellisesti koordinoidusti sekä monimuotoisuutta että vesiensuojelua silmälläpitäen. Tätä kysymystä voidaan tarkastella alueellisesti heterogeenisen pellonkäytönn optimointimallin avulla. Tutkimuksessa haettiin kustannustehokkaita toimenpideyhdistelmiä monimuotoisuuden ja vesiensuojelun yhteistuotannolle valuma-aluetasolla. Esimerkkialueena oli Lepsämänjoen valuma-alue Vantaanjoen vesistössä. Mallissamme viljelijä tekee päätöksiä peltojen maankäytöstä (ohranviljelyn ja erilaisten kesantojen välillä) sekä lannoituksen määrästä ohranviljelyaloilla. Malli sisältää kuvauksen erilaisten peltolohkojen ravinnekuormitusalttiudesta sekä asiantuntija-arvioihin perustuvan kuvauksen viljelypäätösten ja peltolohkojen ominaisuuksien vaikutuksesta peltoluonnon monimuotoisuuteen. Aineisto alueen maankäytöstä ja peltojen ominaisuuksista tallennettiin paikkatietojärjestelmään. Tämä tieto yhdistettiin toimenpiteiden vaikuttavuuden kanssa optimointimallissa. Tulostemme mukaan koordinoitu monimuotoisuuden ja vesiensuojelun suunnittelu tuottaa kustannussäästöjä verrattaessa tilanteeseen, jossa toimenpiteet suunnitellaan toisistaan riippumatta. Lannoituksen vähentäminen on tehokkain tapa aloittaa vesiensuojelu. Korkeampiin vesiensuojelullisiin tavoitteisiin pyrittäessä on kustannustehokasta yhdistää lannoituksen vähentämistä ohra-alalla viherkesantoalan kasvattamisee huuhtoutumisherkimmillä peltolohkoilla. Monimuotoisuuden edistämisessä tehokkain keino on niittykasviseoksella perustettu kesanto. Näitä kesantoja perustettiin tulosten mukaan ensin jyrkkärinteisimmille, metsään rajoittuville ja etelään avautuville peltolohkoille. Sekä vesiensuojelua että monimuotoisuutta edistävät taloudellisesti tehokkaat toimenpideyhdistelmät koostuivat sekä lannoituksen vähentämisestä että niittykasvialan lisäämisestä ja kohdentamisesta. Koordinoidulla monimuotoisuuden ja vesiensuojelun suunnittelulla saavutettavat kustannussäästöt ovat ehdollisia laskentamallin oletuksille, valuma-alueen ominaisuuksille, vaihtoehtoisten toimenpiteiden määrille ja niiden vaikuttavuudelle sekä myös sille missä suhteessa yhteiskunta arvostaa vesien- ja monimuotoisuuden suojelua