黑洞物理在凝聚态物理和流体力学中的应用研究
材料磁性无处不在，研究强关联体系的磁性质是凝聚态物理的重要研究课题。引力的全息性质为研究强关联体系提供了一个中强有力的方法，但如何在引力全息框架内实现自发磁性一直是一个难题。2014年蔡荣根课题组提出了一个顺磁/铁磁相变的全息模型：在低温时磁矩自发产生，在高温时体系处于顺磁相，磁化率满足Curie-Weiss定律，实现了磁滞回线。模型为研究超导/（反）铁磁共存提供了基础。该研究以快报（Rapid Communication）的形式发表在美国物理评论D上。2015年课题组在该研究课题上开展了系统研究，在Journal of High Energy Physics和Physical Review D上发表了七篇论文。在铁磁相和p-wave超导相的竞争和共存关系的研究中，课题组成员发现系统的稳定相依赖于p-wave序的自相互作用和铁磁相与超导相哪个相先出现，铁磁相与超导相共存是可能的，在某些条件下，铁磁相会增强超导相。他们推广了全息铁磁相模型，实现了顺磁/反铁磁相相变，并在该系统中发现了由外磁场诱导的量子相变，并与相关实验数据作比较，预言了这些材料中量子相变的临界磁场。在有质量引力理论中构造了一个金属/绝缘体相变模型，发现系统电阻非常依赖于外磁场，定性与某些材料中发现的庞磁阻现象一致。
在推广的相空间意义下，研究了反德西特时空中（带荷）黑洞的热力学和相变，计算了对偶规范群秩对应的化学势，在三种不同的系综中计算了热力学曲率，发现热力学曲率能够部分揭示热力学相变行为。
