A kinetic simulation of a quark-gluon gas - Kukkonen, Kosmo (2025)
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.