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Kolb, Peter Franz

Early Thermalization and Hydrodynamic Expansion in Nuclear Collisions at RHIC

Kolb, Peter Franz (2002) Early Thermalization and Hydrodynamic Expansion in Nuclear Collisions at RHIC. PhD, Universität Regensburg.

Date of publication of this fulltext: 11 Apr 2002 13:40
Thesis of the University of Regensburg
DOI to cite this document: 10.5283/epub.9911


Abstract (German)

In der uns umgebenden Welt sind farbgeladene Teilchen, die Quarks und Gluonen, in farbneutrale Verbände, den Hadronen, zusammengeschlossen. Quantenchromodynamik, die Theorie der starken Wechselwirkung, gibt Hinweise, dass bei hohen Temperaturen dieser Farbeinschluss aufgehoben wird, so dass die mikroskopischen Freiheitsgrade durch die Quarks und Gluonen gegeben sind. Mit Hilfe von ...

In der uns umgebenden Welt sind farbgeladene Teilchen, die Quarks und
Gluonen, in farbneutrale Verbände, den Hadronen, zusammengeschlossen.
Quantenchromodynamik, die Theorie der starken Wechselwirkung, gibt
Hinweise, dass bei hohen Temperaturen dieser Farbeinschluss
aufgehoben wird, so dass die mikroskopischen Freiheitsgrade
durch die Quarks und Gluonen gegeben sind.
Mit Hilfe von Schwerionenkollisionen bei ultrarelativistischen
Energien versucht man experimentell solche Bedingungen zu realisieren
und zu studieren. Insbesondere hofft man einen Zustand lokalen
thermodynamischen Gleichgewichts zu erzeugen, um die
thermodynamischen Eigenschaften eines solchen `Quark-Gluonen-Plasmas´
studieren zu können.

Die vorliegende Arbeit untersucht die Expansionsphase des erzeugten
Feuerballs im Rahmen eines hydrodynamischen Modells. Von besonderem
Interesse sind dabei Phänomene, welche durch die anisotrope Geometrie
in nicht-zentralen Kollisionen hervorgerufen wird. Es wird gezeigt,
dass die dadurch entstehenden Anisotropien im Impulsraum (elliptischer
Fluss) früh aufgebaut werden, und somit Information aus der heißesten
Phase mit sich tragen. Der Vergleich mit experimentellen
Daten des relativistischen Schwerionenenbeschleunigers, RHIC aus dem
Jahr 2000 (Gold-Gold Kollisionen mit Schwerpunktsenergie von 130 GeV
pro Nukleon), geben starke Hinweise darauf, dass sich im
Reaktionsbereich sehr rasch lokales thermodynamisches Gleichgewicht
einstellt, mit Freiheitsgraden, welche durch die Quarks und Gluonen
vorgegeben sind.
Während die Entwicklung der Dynamik in diesem Bild verstanden ist,
haben neue experimentelle Resultate Fragen zur Geometrie der
Ausfrierfläche der gemessenen Hadronen aufgeworfen. Mögliche
Ursachen für diese Diskrepanz werden zum Schluss der Arbeit
diskutiert. Auch hier kann die deformierte Geometrie nichtzentraler
Stöße weitere Auskunft zur Dynamik des Ausfrierprozesses geben.

Translation of the abstract (English)

In the world that surrounds us, particles with color charge - quarks and gluons - are confined to color neutral entities, called hadrons. Quantumchromodynamics, the theory of strongly interacting matter, provides indications that under extreme conditions this color confinement is released and that the microscopic degrees of freedom that determine the thermodynamic behavior of the system is ...

In the world that surrounds us, particles with color charge -
quarks and gluons - are confined to color neutral entities,
called hadrons. Quantumchromodynamics, the theory of strongly
interacting matter, provides indications that under extreme
conditions this color confinement is released and that the
microscopic degrees of freedom that determine the thermodynamic
behavior of the system is given by the quarks and gluons.
Experimentally, one aims to achieve and study these conditions in
collisions of heavy ions with ultrarelativistic energies.
In particular one hopes to create a system in local thermal
equilibrium to study the thermodynamic properties of such a
`quark-gluon-plasma´.

This work examines the expansion stage of the produced fireball in
terms of a hydrodynamic model. Phenomena which result from the
anisotropic geometry in non-central collisions are thereby of special
interest. It is shown that the thereby generated anisotropies in
momentum space (elliptic flow) form early on in the collision, and
therefore contain information from the hottest stage.
Comparisons with numerous experimental data from the Relativistic
Heavy Ion Collider, RHIC, from the year 2000 (gold-gold collisions
with center of mass energies of 130 GeV per nucleon), give strong
indications that local thermodynamic equilibrium is rapidly
reached in the reaction volume, with degrees of freedom that are
determined through quarks and gluons.
Whereas the evolution of the dynamic fields is therfore well
understood, more recent experimental results raised questions
regarding the geometry of the particle liberating freeze-out surface.
Possible reasons for this discrepancy are studied at the end of
this thesis. Again, the deformed geometry of non-central collisions
might hold further clues on the dynamics of the freeze-out process.


Involved Institutions


Details

Item typeThesis of the University of Regensburg (PhD)
Date10 April 2002
RefereeUlrich Heinz
Date of exam26 March 2002
InstitutionsPhysics
Classification
NotationType
25.75.-qPACS
25.75.GzPACS
25.75.LdPACS
KeywordsKernphysik , Relativistische Schwerionenreaktion , Hydrodynamisches Modell , Thermalisierung , , Nuclear Physics , relativistic heavy ion collisions , hydrodynamic mode l, thermalization
Dewey Decimal Classification500 Science > 530 Physics
StatusPublished
RefereedYes, this version has been refereed
Created at the University of RegensburgYes
URN of the UB Regensburgurn:nbn:de:bvb:355-opus-669
Item ID9911

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