高エネルギー重イオン衝突反応におけるジェットとＱＧＰ流体のダイナミクスの統合

高能重离子碰撞反应中射流和 QGP 流体动力学的集成

基本信息

批准号：
13J02554
负责人：
橘保貴
金额：
$ 1.41万
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：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では相対論的重イオン衝突実験において生成する、クォークやグルーオンがカラー閉じ込めから解放された状態であるクォーク・グルーオン・プラズマ (QGP) の性質を知ることを目的とする。相対論的重イオン衝突実験では流体力学に従い時空発展するバルクとしての QGP と同時にジェットと呼ばれる高エネルギーのクォークやグルーオンが QGP の中を通過する。その際、ジェットと QGP の構成粒子の間の強い相互作用によって QGP 流体中には音波が生じる。この音波は、ジェットが QGP の音速を超えて通過するために、マッハコーンと呼ばれる特徴的な構造を持つ衝撃波を形成する。本研究では QGP の流体的性質を顕著に反映するこの衝撃波のフローパターンが終状態の運動量分布や粒子分布にどう現れるかを、QGP の時空発展を相対論的流体方程式を数値的に解くことによってシミュレーションを行って調べた。その結果、QGP 流体はジェットから受け取った運動量によって励起され、マッハコーンが形成した。さらにそのマッハコーンによってジェットが失った運動量が輸送され、ジェットから非常に大きな角度分布にわたって運動量が分布することを示した。これは LHC における CMS グループによる相対論的重イオン衝突実験の結果と定性的に一致する。さらに、このマッハコーンは QGP 流体自体の膨張をその衝撃波面によって押し返す。その結果、この押し返しの方向に対応する方向の粒子が減少することが示された。この粒子が減少する方向はマッハコーンの波面の方向を示すものであり、QGP のジェットに対する流体的な応答の新たなシグナルとなりうる。

本研究的目的是了解夸克-胶子等离子体（QGP）的特性，夸克和胶子在这种状态下从相对论重离子碰撞实验中产生的环约束中释放出来。在相对论重离子碰撞实验中，被称为喷流的高能夸克和胶子作为整体穿过 QGP，并根据流体动力学在空间和时间上演化。此时，由于射流与QGP的组成颗粒之间的强烈相互作用，在QGP流体中产生声波。由于射流以超过 QGP 的声速通过，因此该声波形成具有称为马赫锥特征结构的冲击波。在本研究中，我们通过数值求解 QGP 时空演化的相对论流体方程，研究了显着反映 QGP 流体特性的冲击波的流动模式如何出现在最终状态动量分布和颗粒分布中。通过模拟来找出答案。结果，QGP 流体被从射流接收到的动量激发，形成马赫锥。此外，我们还表明马赫锥传输射流损失的动量，并且动量从射流分布在一个非常大的角度分布上。这与 CMS 小组在大型强子对撞机上进行的相对论性重离子碰撞实验的结果在质量上一致。此外，该马赫锥体利用其冲击波前推回 QGP 流体本身的膨胀。结果表明，与该推回方向相对应的方向上的颗粒数量减少了。这些粒子减少的方向表明了马赫锥波前的方向，这可能是流体对 QGP 射流响应的新信号。