Hadronien irtikytkeytymisen mallintaminen Cooper-Frye integraalilla ultrarelativistisissa raskasionitörmäyksissä

Tässä tutkielmassa on esitetty, miten hadronien irtikytkeytyminen ultrarelativististen raskasionitörmäysten hydrodynaamisessa mallissa voidaan toteuttaa hyödyntäen Cooper-Frye integraalia. Työn toinen motiivi on laatia algoritmi, jonka avulla muodostetaan yksittäisiä hiukkasia irtikytkeytymispinnall...

Täydet tiedot

Bibliografiset tiedot
Päätekijä: Lappeteläinen, Tero
Muut tekijät: Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, Faculty of Sciences, Fysiikan laitos, Department of Physics, Jyväskylän yliopisto, University of Jyväskylä
Aineistotyyppi: Pro gradu
Kieli:fin
Julkaistu: 2024
Aiheet:
Linkit: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/96516
_version_ 1826225768139587584
author Lappeteläinen, Tero
author2 Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Fysiikan laitos Department of Physics Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä
author_facet Lappeteläinen, Tero Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Fysiikan laitos Department of Physics Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä Lappeteläinen, Tero Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Fysiikan laitos Department of Physics Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä
author_sort Lappeteläinen, Tero
datasource_str_mv jyx
description Tässä tutkielmassa on esitetty, miten hadronien irtikytkeytyminen ultrarelativististen raskasionitörmäysten hydrodynaamisessa mallissa voidaan toteuttaa hyödyntäen Cooper-Frye integraalia. Työn toinen motiivi on laatia algoritmi, jonka avulla muodostetaan yksittäisiä hiukkasia irtikytkeytymispinnalle ja sämplätään näille jokaiselle liikemäärät. Suureen kuten liikemäärän sämplääminen tarokoittaa, että sille tuotetaan arvo sen noudattaman todennäköisyystiheysjakauman avulla. Raskasionitörmäyksille löytyy pääasiassa kaksi tapaa muodostaa virtausmekaanisia malleja. Yksi on olettaa puskuinvariantti virtaus, jolloin laskenta prosessi nopeutuu huomattavasti ja toinen on täysin kolmiulotteinen virtaus, joka antaa realistisemman kuvan virtauksesta. Kun oletetaan puskuinvariantti virtaus, Cooper-Frye integraali redusoituu kaksiulotteiseksi integraaliksi, mikä nopeuttaa laskentaa huomattavasti. Puskuinvariantti malli ei kuitenkaan mahdollista rapiditeetista riippuvien suureiden laskemista. Kolmiulotteisen Cooper-Frye integraalin ratkaiseminen numeerisesti on hidasta, mutta tämä ongelma voidaan välttää hyödyntämällä Monte Carlo -simulaatiota. Cooper-Frye integraalia ei tarvitse ratkaista integroiden, kun irtikytkeytyminen toteutetaan sämpläten. Sen sijaan yksittäisessä törmäyksessä irtikytkeytymispinnalla muodostuvat hadronit ja niiden liikemäärät muodostetaan Monte Carlo metodilla. Tämän metodin tuloksia on verrattu integroiden ratkaistuihin hiukkasjakaumiin. Testissä menetelmät antoivat samat tulokset hiukkaslukumäärille ja poikittaisliikemäärän sekä rapiditeetin jakaumille kaikilla pioneja raskaammilla hadroneilla. Pioneilla havaittiin pieni ero poikittaisliikemäärän jakaumissa. In this thesis it is shown how the decoupling of hadrons in the hydrodynamical model of ultrarelativistic heavy-ion collisions can be implemented utilizing the Cooper-Frye integral. The second part of the work is to develop an algorithm, which is used to generate individual particles from the decoupling surface and sample momenta for each of them. There are mainly two ways to construct fluid mechanical models for heavy-ion collisions. One is to assume boost invariant flow, which speeds up the calculation process, and the other is a full three-dimensional flow, giving a more realistic description of the collision. When boost invariant flow is assumed, the Cooper-Frye integral reduces to a two-dimensional integral, which speeds up the calculations considerably. However, the boost invariant flow model does not enable the calculation of rapidity dependent quantities. Solving the three-dimensional Cooper-Fry integral numerically is slow but this problem can be avoided by using a Monte Carlo algorithm. It is not necessary to solve Cooper-Frye integral by direct integration, when decoupling is realized by sampling. Instead, for a single collision the hadrons formed on the decoupling surface and their momenta are formed using a Monte Carlo method. The results of this method has been compared to particle distributions obtained by direct integration. In the test, the methods gave the same results for the particle number and transverse momentum as well as rapidity distributions for all hadrons that were heavier than pions. A slight difference in transverse momentum distributions was observed for pions.
first_indexed 2024-08-06T20:00:39Z
format Pro gradu
free_online_boolean 1
fullrecord [{"key": "dc.contributor.advisor", "value": "Niemi, Harri", "language": "", "element": "contributor", "qualifier": "advisor", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.author", "value": "Lappetel\u00e4inen, Tero", "language": "", "element": "contributor", "qualifier": "author", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.accessioned", "value": "2024-08-06T05:15:12Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "accessioned", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.available", "value": "2024-08-06T05:15:12Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "available", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.issued", "value": "2024", "language": "", "element": "date", "qualifier": "issued", "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.uri", "value": "https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/96516", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "uri", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.abstract", "value": "T\u00e4ss\u00e4 tutkielmassa on esitetty, miten hadronien irtikytkeytyminen ultrarelativististen raskasionit\u00f6rm\u00e4ysten hydrodynaamisessa mallissa voidaan toteuttaa hy\u00f6dynt\u00e4en Cooper-Frye integraalia. Ty\u00f6n toinen motiivi on laatia algoritmi, jonka avulla muodostetaan yksitt\u00e4isi\u00e4 hiukkasia irtikytkeytymispinnalle ja s\u00e4mpl\u00e4t\u00e4\u00e4n n\u00e4ille jokaiselle liikem\u00e4\u00e4r\u00e4t. Suureen kuten liikem\u00e4\u00e4r\u00e4n s\u00e4mpl\u00e4\u00e4minen tarokoittaa, ett\u00e4 sille tuotetaan arvo sen noudattaman todenn\u00e4k\u00f6isyystiheysjakauman avulla.\n\nRaskasionit\u00f6rm\u00e4yksille l\u00f6ytyy p\u00e4\u00e4asiassa kaksi tapaa muodostaa virtausmekaanisia malleja. Yksi on olettaa puskuinvariantti virtaus, jolloin laskenta prosessi nopeutuu huomattavasti ja toinen on t\u00e4ysin kolmiulotteinen virtaus, joka antaa realistisemman kuvan virtauksesta.\n\nKun oletetaan puskuinvariantti virtaus, Cooper-Frye integraali redusoituu kaksiulotteiseksi integraaliksi, mik\u00e4 nopeuttaa laskentaa huomattavasti. Puskuinvariantti malli ei kuitenkaan mahdollista rapiditeetista riippuvien suureiden laskemista. Kolmiulotteisen Cooper-Frye integraalin ratkaiseminen numeerisesti on hidasta, mutta t\u00e4m\u00e4 ongelma voidaan v\u00e4ltt\u00e4\u00e4 hy\u00f6dynt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 Monte Carlo -simulaatiota.\n\nCooper-Frye integraalia ei tarvitse ratkaista integroiden, kun irtikytkeytyminen toteutetaan s\u00e4mpl\u00e4ten. Sen sijaan yksitt\u00e4isess\u00e4 t\u00f6rm\u00e4yksess\u00e4 irtikytkeytymispinnalla muodostuvat hadronit ja niiden liikem\u00e4\u00e4r\u00e4t muodostetaan Monte Carlo metodilla. T\u00e4m\u00e4n metodin tuloksia on verrattu integroiden ratkaistuihin hiukkasjakaumiin. Testiss\u00e4 menetelm\u00e4t antoivat samat tulokset hiukkaslukum\u00e4\u00e4rille ja poikittaisliikem\u00e4\u00e4r\u00e4n sek\u00e4 rapiditeetin jakaumille kaikilla pioneja raskaammilla hadroneilla. Pioneilla havaittiin pieni ero poikittaisliikem\u00e4\u00e4r\u00e4n jakaumissa.", "language": "fi", "element": "description", "qualifier": "abstract", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.abstract", "value": "In this thesis it is shown how the decoupling of hadrons in the hydrodynamical model of ultrarelativistic heavy-ion collisions can be implemented utilizing the Cooper-Frye integral. The second part of the work is to develop an algorithm, which is used to generate individual particles from the decoupling surface and sample momenta for each of them. \n\nThere are mainly two ways to construct fluid mechanical models for heavy-ion collisions. One is to assume boost invariant flow, which speeds up the calculation process, and the other is a full three-dimensional flow, giving a more realistic description of the collision.\n\nWhen boost invariant flow is assumed, the Cooper-Frye integral reduces to a two-dimensional integral, which speeds up the calculations considerably. However, the boost invariant flow model does not enable the calculation of rapidity dependent quantities. Solving the three-dimensional Cooper-Fry integral numerically is slow but this problem can be avoided by using a Monte Carlo algorithm.\n\nIt is not necessary to solve Cooper-Frye integral by direct integration, when decoupling is realized by sampling. Instead, for a single collision the hadrons formed on the decoupling surface and their momenta are formed using a Monte Carlo method. The results of this method has been compared to particle distributions obtained by direct integration. In the test, the methods gave the same results for the particle number and transverse momentum as well as rapidity distributions for all hadrons that were heavier than pions. A slight difference in transverse momentum distributions was observed for pions.", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "abstract", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Submitted by Paivi Vuorio (paelvuor@jyu.fi) on 2024-08-06T05:15:12Z\nNo. of bitstreams: 0", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Made available in DSpace on 2024-08-06T05:15:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0\n Previous issue date: 2024", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.extent", "value": "56", "language": "", "element": "format", "qualifier": "extent", "schema": "dc"}, {"key": "dc.language.iso", "value": "fin", "language": null, "element": "language", "qualifier": "iso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights", "value": "In Copyright", "language": "en", "element": "rights", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.other", "value": "irtikytkeytyminen", "language": "", "element": "subject", "qualifier": "other", "schema": "dc"}, {"key": "dc.title", "value": "Hadronien irtikytkeytymisen mallintaminen Cooper-Frye integraalilla ultrarelativistisissa raskasionit\u00f6rm\u00e4yksiss\u00e4", "language": "", "element": "title", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.type", "value": "master thesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.urn", "value": "URN:NBN:fi:jyu-202408065399", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "urn", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Master\u2019s thesis", "language": "en", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Pro gradu -tutkielma", "language": "fi", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Faculty of Sciences", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Fysiikan laitos", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Department of Physics", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "Jyv\u00e4skyl\u00e4n yliopisto", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "University of Jyv\u00e4skyl\u00e4", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Teoreettinen fysiikka", "language": "fi", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Theoretical Physics", "language": "en", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "yvv.contractresearch.funding", "value": "0", "language": "", "element": "contractresearch", "qualifier": "funding", "schema": "yvv"}, {"key": "dc.type.coar", "value": "http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc", "language": null, "element": "type", "qualifier": "coar", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.accesslevel", "value": "openAccess", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "accesslevel", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.publication", "value": "masterThesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": "publication", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.oppiainekoodi", "value": "4024", "language": "", "element": "subject", "qualifier": "oppiainekoodi", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "hydrodynamiikka", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "hadronit", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "fysiikka", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "simulointi", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.url", "value": "https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "url", "schema": "dc"}]
id jyx.123456789_96516
language fin
last_indexed 2025-02-18T10:56:03Z
main_date 2024-01-01T00:00:00Z
main_date_str 2024
online_boolean 1
online_urls_str_mv {"url":"https:\/\/jyx.jyu.fi\/bitstreams\/367ae4d3-a985-4af2-a6a0-23e9d7e578fe\/download","text":"URN:NBN:fi:jyu-202408065399.pdf","source":"jyx","mediaType":"application\/pdf"}
publishDate 2024
record_format qdc
source_str_mv jyx
spellingShingle Lappeteläinen, Tero Hadronien irtikytkeytymisen mallintaminen Cooper-Frye integraalilla ultrarelativistisissa raskasionitörmäyksissä irtikytkeytyminen Teoreettinen fysiikka Theoretical Physics 4024 hydrodynamiikka hadronit fysiikka simulointi
title Hadronien irtikytkeytymisen mallintaminen Cooper-Frye integraalilla ultrarelativistisissa raskasionitörmäyksissä
title_full Hadronien irtikytkeytymisen mallintaminen Cooper-Frye integraalilla ultrarelativistisissa raskasionitörmäyksissä
title_fullStr Hadronien irtikytkeytymisen mallintaminen Cooper-Frye integraalilla ultrarelativistisissa raskasionitörmäyksissä Hadronien irtikytkeytymisen mallintaminen Cooper-Frye integraalilla ultrarelativistisissa raskasionitörmäyksissä
title_full_unstemmed Hadronien irtikytkeytymisen mallintaminen Cooper-Frye integraalilla ultrarelativistisissa raskasionitörmäyksissä Hadronien irtikytkeytymisen mallintaminen Cooper-Frye integraalilla ultrarelativistisissa raskasionitörmäyksissä
title_short Hadronien irtikytkeytymisen mallintaminen Cooper-Frye integraalilla ultrarelativistisissa raskasionitörmäyksissä
title_sort hadronien irtikytkeytymisen mallintaminen cooper frye integraalilla ultrarelativistisissa raskasionitörmäyksissä
title_txtP Hadronien irtikytkeytymisen mallintaminen Cooper-Frye integraalilla ultrarelativistisissa raskasionitörmäyksissä
topic irtikytkeytyminen Teoreettinen fysiikka Theoretical Physics 4024 hydrodynamiikka hadronit fysiikka simulointi
topic_facet 4024 Teoreettinen fysiikka Theoretical Physics fysiikka hadronit hydrodynamiikka irtikytkeytyminen simulointi
url https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/96516 http://www.urn.fi/URN:NBN:fi:jyu-202408065399
work_keys_str_mv AT lappeteläinentero hadronienirtikytkeytymisenmallintaminencooperfryeintegraalillaultrarelativisti