門内 晶彦東京大学理学系研究科物理学専攻

共同研究者：平野 哲文

相対論的粘性流体によるカラーグラス凝縮からの時空発展

日本物理学会 2011 年秋季大会2011 年 9 月 16 日、弘前大学

AM and T. Hirano, Phys. Lett. B 703, 583 (2011)

日本物理学会 2011 年秋季大会、 9 月 16 日、弘前大学

門内 晶彦 ( 東大理 ) 相対論的粘性流体によるカラーグラス凝縮からの時空発展

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はじめに 相対論的重イオン衝突におけるクォークグルーオンプラズマ (QGP)

Hadron phase QGP phase

　(crossover) sQGP (wQGP?)

ほぼ完全流体な QGP の発見

相対論的重イオン衝突型加速器 (RHIC)

より定量的な理解には粘性の効果が重要

はじめに

ハドロン衝突型加速器 (LHC)

これまでで最も高温領域での重イオン衝突実験RHIC における描像は LHC でも有効であるのか？

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はじめに 高エネルギー重イオン衝突反応のモデリング

ALICE 実験によるデータ

粒子描像

ハドロン相

QGP 相

凍結

局所熱平衡前

相対論的流体描像

カラーグラス凝縮描像

ハドロンカスケード描像

熱平衡化

流体から粒子へ

ｔ

z

t

カラーグラス凝縮 (CGC)

相対論的流体力学

衝突直前の原子核中のグルーオン飽和状態 (τ < 0 fm/c)

重イオン衝突反応における QGP の時空発展を記述 (τ ~ 1-10 fm/c)

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ALICE 実験による結果 中央ラピディティのマルティプリシティ

重イオン衝突反応と CGC

ALICE データ (most central 0-5%) CGC は RHIC のデータとコンシステントだが LHC のデータより大分小さい

CGC

Pb+Pb, 2.76 TeV at η = 0

K. Aamodt et al. PRL105 252301

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重イオン衝突反応と CGC MC-KLN 模型における飽和スケール

CGC + Hydrodynamic Model

粘性流体モデル

CGC の初期条件 流体力学的時空発展

観測された粒子分布

現在欠けているピース

観測量との直接比較によって決めているdNch/dη は λ が大きいほど傾きが急になる

RHIC データは λ~0.28 を支持

D. Kharzeev et al., NPA 730, 448

CGC の初期条件 観測された粒子分布

dN/dy

λ=0.28λ=0.18

λ=0.38

CGC に対する流体的時空発展による効果を(i) 非ブースト不変な膨張(ii) 粘性による補正 を考慮して評価す

る

H. J. Drescher and Y. Nara, PRC 75, 034905; PRC 76, 041903

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粘性流体モデル 完全な 2 次の粘性流体方程式

流体へのインプット

(1+1) 次元 (= 横方向のフローがない ) 系において相対論的座標を用いてこれらの数値解を求める

体積粘性応力

ずれ粘性応力

エネルギー運動量保存則 +AM and T. Hirano, NPA 847, 283

全ての項を保持

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流体へのインプット 状態方程式と輸送係数

初期時刻　　　　　　　における境界条件

結果

状態方程式 : 　　 格子 QCD

ずれ粘性係数 : 　 η = s/4π

他の 2 次係数 : 相対論的運動学

流速 : 　　　 Bjorken 解 (i.e. 流速ラピディティ Yf = ηs)

体積粘性係数 : ζeff = (5/2)[(1/3) – cs2]η

緩和時間 : 　相対論的運動学

S. Borsanyi et al., JHEP 1011, 077

P. Kovtun et al., PRL 94, 111601A. Hosoya et al., AP 154, 229

AM and T. Hirano, NPA 847, 283

エネルギー密度分布 : MC-KLN 型 CGC

粘性量分布 :

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結果 CGC 初期分布と流体発展後（ Tf = 0.16 TeV ）の分布

結果

外向きエントロピー流 分布の平坦化エントロピー生成 分布の増加

True λ が RHIC において大きければ LHC の dN/dy は大きくなる流体効果が LHC における CGC と観測量の差を説明する可能性

RHIC LHC

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結果 流体力学のパラメータ依存性

CGC のパラメータ依存性も見る必要がある

結論と展望

エントロピー生成は輸送係数に比例して増加する 流体時空発展においては、体積粘性に比べずれ粘性の効果が大きい

実際の λ をラピディティ分布とセントラリティ依存性から決める

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結論と展望 CGC 型の初期分布に対し、完全な 2 次の粘性流体を (1+1) 次

元系において解いた

将来の展望– CGC側のパラメータ依存性の評価 , rcBK の導入 , etc…– (3+1) 次元の粘性流体モデルにおいて横方向の流速の効

果を取り入ることによるより定量的な評価 , etc…

講演終わり

AM & T. Hirano, in preparation

非自明な CGC のラピディティ揺らぎが(i) 外向きエントロピー流 ( 非ブースト不変性の効果 )

(ii) エントロピー生成　 ( 粘性の効果 ) 　　　によっておこる

粘性流体の効果が LHC における大きなマルティプリシティを説明するのに重要な役割を持つ可能性

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講演終わり ご静聴ありがとうございました Website: http://tkynt2.phys.s.u-tokyo.ac.jp/~monnai/index.html