揺らぎ入りの相対論的流体力学の構築とクォークグルーオンプラズマの輸送的性質の解明

具有涨落的相对论流体动力学的构建和夸克-胶子等离子体输运特性的阐明

• 批准号: 12J08554
• 负责人: 村瀬 功一
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J08554/
• 关键词: 高エネルギー重イオン衝突; 相対論的流体模型; 流体力学的揺らぎ; クォーク・グルーオン・プラズマ; 高次方位角異方性; イベント毎の揺らぎ; 相対論的流体; 因果律

本研究では、相対論的流体力学の散逸に対応して発生する熱揺らぎである流体力学的揺らぎに注目し、高エネルギー重イオン衝突実験からクォーク・グルーオン・プラズマ(QGP)の性質を引き出す事を目的としている。その為に、A「相対論的な系での流体力学的揺らぎの性質」、B「流体力学的揺らぎの数値計算コードの適切な実装」、C「流体力学的揺らぎと実験の測定量の関係の解明」の3つに分けて研究を進めてきた。今年度は、特に B と、最終段階である C について発展があった。B1. 流体力学的揺らぎを含む流体力学の枠組みに粗視化スケールを明示的に導入する必要性と、対応して適切な計算セルの大きさを設定する必要性がある事が分かった。B2. 平衡状態における流体力学的揺らぎの数値計算を通して、重イオン衝突の長さスケール・温度スケールでは揺らぎの非線形効果が強く、流体の内部エネルギーが運動エネルギーに転化する事で温度・圧力が見かけ上低下する事が判明した。これは、流体方程式で用いる"状態方程式"に補正が必要になる事を意味する。C1. 金原子核同士の非中心衝突について初期条件の揺らぎのないイベント毎の大規模計算を実行・解析した。結果、流体力学的揺らぎの効果として (1) 最終的なハドロンの数が増加する事、 (2) 有限の高次方位角異方性 v_n が得られる事が判明した。これは従来の QGP の粘性評価に比べて実際の粘性が高い事を示唆する。C2. 実際の衝突反応に即した、初期条件の揺らぎも含めたイベント毎の大規模計算を実行した。結果として (1) 系が小さい方がハドロンのスペクトルに大きな揺らぎの影響がある事が分かった。(2) 非中心衝突では衝突初期の幾何的要因による楕円形の流れ v_2 があるが、v_2 に対する揺らぎの効果はこの幾何的要因のない中心衝突で相対的に大きくなる事が分かった。

这项研究的重点是流体动力波动，这些波动是响应相对论流体动力学的耗散而发生的热波动，旨在从高能量的重型离子碰撞实验中得出夸克 - 格鲁昂等离子体（QGP）的性质。为此，我们对三类进行了研究：a，“相对论系统中流体动力波动的性质”，“ B，“适当实施数值计算代码，用于流体动力波动的代码”和C，“理解流体动力学波动和实验测量之间的关系”。今年，对于B和C，这是最后阶段的发展。 B1。我们发现，需要明确将粗粒度尺度引入流体力学框架，其中包括流体动力学波动，并需要相应地设置适当的计算细胞大小。 B2。通过平衡中流体动力学波动的数值计算，发现波动的非线性效应在重离子碰撞的长度尺度和温度尺度上很强，并且流体的内部能量转化为动能，从而导致温度和压力明显降低。这意味着流体方程中使用的“状态方程”需要校正。 C1。在初始条件下没有波动的每个事件的大规模计算，并分析了金核之间的非中心碰撞。结果，发现流体动力波动的影响是（1）增加了哈德子的最终数，并且（2）可以获得有限的高阶方位角各向异性V_N。这表明实际粘度高于QGP的常规粘度评估。 C2。进行了每个事件的大规模计算，包括在最初条件下与实际碰撞反应一致的波动。结果，发现较小的系统（1）对强体光谱具有更大的波动影响。 （2）在非中性碰撞中，由于几何因素在碰撞开始时存在椭圆流V_2，但发现在没有几何因素的情况下，在中央碰撞中，波动对V_2的影响相对较大。

项目成果

Event-by-Event Fluctuations 10m Initial Conditions in an Integrated Dynamical Model

集成动力学模型中的逐事件波动 10m 初始条件

• 发表时间: 2012
• 作者: T. Hirano;R. Kurita;K. Murase and K. Nagai;村瀬功一;Koichi Murase;Koichi Murase;Koichi Murase;Koichi Murase;村瀬功一;村瀬功一;Koichi Murase;Koichi Murase;村瀬功一;Koichi Murase;村瀬功一;Koichi Murase
• 通讯作者: Koichi Murase

Higher harmonics from causal hydrodynamic fluctuation

因果水动力波动产生的高次谐波

• 发表时间: 2014
• 作者: T. Hirano;R. Kurita;K. Murase and K. Nagai;村瀬功一;Koichi Murase;Koichi Murase;Koichi Murase
• 通讯作者: Koichi Murase

Fluctuations in an integrated dynamical approach for heavy-ion collisions

重离子碰撞综合动力学方法中的波动

• 发表时间: 2013
• 作者: T. Hirano;R. Kurita;K. Murase and K. Nagai;村瀬功一;Koichi Murase;Koichi Murase;Koichi Murase;Koichi Murase;村瀬功一;村瀬功一;Koichi Murase
• 通讯作者: Koichi Murase

重イオン衝突反応における揺らぎと流体模型

重离子碰撞反应中的波动和流体模型

• 发表时间: 2012
• 作者: T. Hirano;R. Kurita;K. Murase and K. Nagai;村瀬功一;Koichi Murase;Koichi Murase;Koichi Murase;Koichi Murase;村瀬功一;村瀬功一;Koichi Murase;Koichi Murase;村瀬功一;Koichi Murase;村瀬功一;Koichi Murase;Koichi Murase;Koichi Murase;村瀬功一
• 通讯作者: 村瀬功一

相対論的流体力学における散逸と対応する揺動場

相对论流体力学中的耗散和相应的振荡场

• 发表时间: 2013
• 作者: T. Hirano;R. Kurita;K. Murase and K. Nagai;村瀬功一;Koichi Murase;Koichi Murase;Koichi Murase;Koichi Murase;村瀬功一;村瀬功一
• 通讯作者: 村瀬功一