相対論的粘性流体モデルの構築によるクォークグルーオンプラズマの研究

构建相对论粘性流体模型研究夸克-胶子等离子体

基本信息

批准号：
10J07647
负责人：
門内晶彦
金额：
$ 1.34万
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：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

陽子や中性子を構成するクォークやグルーオンは、量子色力学(QCD)によって記述される強い相互作用を行う。高エネルギー原子核衝突においては、QCD系は相転移を起こし核子からクォークが解放されたクォークグルーオンプラズマ(QGP)とよばれる多体系が生成されると考えられている。このQGPの時空発展を記述する非常に有力な手法が、相対論的な流体力学に基づいたモデルである。実験データを正しく記述するためには、粘性の影響を正しく評価する必要があることが知られている。相対論的な系における粘性散逸過程には多くの非自明性があり、本研究においては散逸流体モデルを構築することによってQGPの性質に迫ることを目的としている。当該年度においては、まず有限密度における散逸流体モデルによってずれ粘性、体積粘性およびバリオン拡散を考慮してその性質を調べた。特に正味バリオン成分に注目し、そこから輸送係数についての重要な情報が得られること、およびQGP生成にこれまで考えられていたよりも多くのエネルギーが使われている事を突き止めた。ここで正味バリオンは衝突軸に垂直方向のジオメトリーに依存しないことがこれまでの実験結果によって示されているため、横方向の膨張がない近似を考えている。横方向の流速まで加味した3+1次元散逸流体モデルについても既に理論的/数値的枠組みの構築に成功しており、近日中にさらに定量性の高い評価を行う見込みである。加えて、相対論的な流体力学そのものの発展として、因果律を保つために緩和効果をもたせた流体力学の安定性解析や、熱力学安定性との関連性の検討も進行しており、より強固な理論的背景をもつ枠組みが構築できている。

构成质子和中子的夸克和胶子具有量子色动力学 (QCD) 所描述的强相互作用。在高能核碰撞中，QCD 系统经历相变，夸克从核子中释放出来，形成称为夸克-胶子等离子体 (QGP) 的多体系统。描述 QGP 时空演化的一个非常强大的方法是基于相对论流体动力学的模型。众所周知，为了正确描述实验数据，必须正确评估粘度的影响。相对论系统中的粘性耗散过程存在许多重要问题，本研究的目的是通过构建耗散流体模型来研究 QGP 的性质。今年，我们首先研究了有限密度下耗散流体模型的特性，考虑了剪切粘度、体积粘度和重子扩散。我们特别关注净重子分量，发现它提供了有关输运系数的重要信息，并且用于生成 QGP 的能量比之前想象的要多。在这里，我们考虑没有横向扩展的近似，因为之前的实验结果表明净重子不依赖于垂直于碰撞轴的几何形状。我们已经成功构建了考虑侧向流速的3+1维耗散流体模型的理论/数值框架，并且我们期望在不久的将来进行更定量的评估。此外，作为相对论流体力学本身的发展，为了维持因果关系而进行的具有弛豫效应的流体力学的稳定性分析以及对其与热力学稳定性关系的检验也在不断取得进展，使其具有了更加稳健的理论背景框架。已建成。