| Yhteenveto: | Monet ultrarelativistisissa raskasionitörmäyksissä tuotetun kvarkki-gluoniplasman
tasapainoa edeltävän tilan mallit perustuvat partonikaskadisimulaatioon. Käytämme
tällaista mallinnusta kuvaamaan massattomista kvarkeista ja gluoneista koostuvaa
kaasua, joka on tilavuudeltaan ääretön, homogeeninen sekä yhtenäisessä vakiolämpötilassa. Tässä työssä olemme kehittäneet kineettisen kaskadisimulaation käyttäen geometristä törmäyskriteeriä ja todenneet sen olevan tarkka alueessa nσ^3/2 < 1, missä n on hiukkastiheys ja σ interaktion vaikutusala. Tätä testattiin vertaamalla simulaation tuottamaa törmäystaajuutta teoreettiseen arvoon.
Partonisironnoille käytämme johtavan kertaluvun kvanttiväridynamiikan häiriö-
teorian vaikutusaloja, joissa propagaattoreita on varjostettu Debye-massalla pienten ja suurten sirontakulmien singulariteettien estämiseksi. Käytämme myös yhden efektiivisen aliprosessin (SES) approksimaatiota tutkimaan gg → gg -prosessin pienillä törmäysenergian √s arvoilla esiintyvän divergenssin vaikutusta.
Tutkimme simulaatiollamme kaukana tasapainotilasta olevien systeemien isotro-
pisaatiota ja termalisaatiota tutkimalla leikkausjännitystensoria sekä vertaamalla
liikemääräjakaumaa Boltzmannin jakaumaan. Alkutila, jossa joka hiukkasella on sa-
mansuuruinen liikemäärä xy-tasossa, isotropisoituu aikavälillä 0.5 fm < t < 1.0 fm ja
termalisoituu välillä 2.4 fm < t < 3.5 fm systeemin lämpötilasta riippuen. Huomasimme, että varjostusmassan muuttamisella ja odotetuilla alinta seuraavan kertaluvun korjauksilla on suuri vaikutus tasapainotilan saavuttamiseen. SES-approksimaatiota käyttämällä huomasimme, ettei pienen s:n törmäyksillä ole huomattavaa vaikutusta isotropisaatioon eikä termalisaatioon.
Many models for pre-equilibrium evolution of the quark-gluon plasma in ultrarelativistic heavy ion collisions are based on a parton cascade framework. We use such
a framework to simulate a gas consisting of massless quarks and gluons which is
infinite in volume, homogeneous and at a constant and uniform temperature. In this
thesis, we have developed a kinetic cascade simulation using a geometric collision
criterion and tested it to be accurate in the region nσ^3/2 < 1, where n is the particle density and σ the interaction cross section. This test was done by comparing the collision rate produced by our simulation to the one calculated from theory.
For the partonic scatterings, we use leading order perturbative quantum chromo-
dynamical cross sections with the propagators screened using the Debye screening
mass to control singularities in small and large scattering angles. We also use the
single effective subprocess (SES) approximation to study the effects of the divergence of the gg → gg process cross section at low collision energies √s.
Using our simulation, we studied the thermalization and isotropization of systems
with far-from-equilibrium initial conditions by examining the anisotropic stress tensor and comparing the momentum distribution to the Boltzmann distribution. With initial conditions of each particle having the same energy and moving in the xy-plane, we found the system to isotropize in a time of 0.5 fm < t < 1.0 fm and to thermalize in 2.4 fm < t < 3.5 fm depending on the temperature of the system. We found that the screening mass and the expected next-to-leading order corrections have a large effect on reaching equilibrium. Using the SES approximation, we verified that small-s collisions do not significantly contribute to isotropization or thermalization.
|
|---|