切向粘滞对高能重离子碰撞的流体力学演化的影响

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高能重离子碰撞是上世纪70年代由粒子物理与核物理交叉而成的一门新兴的学科。它的主要研究内容是高温高密系统以及次原子结构,它的主要研究方法就是通过加速器将重核加速到高能状态,然后使高能的重核进行对撞,通过分析末态冻出粒子所携带的信息来研究对撞产生的高温高密系统的演化过程。  人们在对高能重离子碰撞的研究中提出的一个重要的课题就是证明一种全新的物质形态—夸克胶子等离子体(QGP)的存在。在RHIC和LHC的实验中,人们观察到了可以证明QGP存在的证据。  在研究过程中,一些模型被用来解释碰撞系统的整个的演化过程。人们采用相对论流体力学模型从宏观角度出发来模拟分析碰撞系统从演化初期到化学冻出之间的演化阶段。随着研究的深入,研究人员认为QGP以及后续物质在演化过程中,从流体角度来看,应该存在一定的黏性,因此相对论流体力学模型逐渐演化成了黏性相对论流体力学模型。  QGP的黏性在系统的演化过程中会对温度演化、物质密度分布、能量密度分布,流元速度等都会产生一定的影响。对QGP的粘滞性进行研究不仅可以加深我们对碰撞系统演化早期的动力学演化过程的进一步认识,还可以对某些末态可观测量在分析观察中得到的一些现象给出新的解释。  本文主要的研究内容是通过黏性相对论流体力学模型来模拟在此处公式省略=200GeV能量下Au+Au的碰撞系统的演化过程的流体阶段,研究和分析切向粘滞对本阶段演化的影响。  首先,本文对所用的黏性相对论流体力学模型做了简要的介绍,给出模型所采用的初始条件,状态方程以及流体力学框架。其次,本文从能量密度、温度和流元速度分别在时间演化和径向分布两大方面入手分析了切向粘滞对其分布和演化过程的影响情况。最后,本文分析了切向粘滞对系统各向异性分布的影响。经过分析认为,切向粘滞对系统演化产生了一定的影响。首先,切向粘滞对能量密度的衰减与温度的下降具有阻滞作用;其次,切向粘滞有利于引起涡旋现象,从而增加系统演化的涨落起伏;最后,切向粘滞会减弱流元速度的大小在横平面上的各向异性分布情况。
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