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Beyond the hydrodynamics horizon in the evolution of small and large colliding systems at colliders

Projektbeschreibung

Fluid- und Teilchendynamik bei Schwerionenkollisionen aufbauen

Bei Schwerionenkollisionen wie denen im großen Hadronen-Speicherring und im relativistischen Schwerionenbeschleuniger entsteht eine heiße, sich ausdehnende Umgebung, in der der Übergang von einem Quark-Gluon-Plasma zu Hadronen erfolgt. Dieser Übergang findet statt, wenn sich das System abkühlt und ausdehnt, wobei sich das Quark-Gluon-Plasma wie eine nahezu perfekte Flüssigkeit verhält, die durch relativistische Hydrodynamik beschrieben werden kann. Diese hydrodynamischen Modelle erklären Korrelationen zwischen Hadronen in größeren Systemen. Kleinere Systeme wie beispielsweise Proton-Proton- oder Proton-Blei-Kollisionen stellen jedoch eine Herausforderung dar, da sie kein thermalisiertes Verhalten zeigen. Die Arbeit des innerhalb der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützten Projekts KineticTheoryQGP zielt darauf ab, ein Berechnungsinstrument zu entwickeln, das eine Brücke zwischen Hydrodynamik und kinetischer Theorie schlägt und somit Einblicke in die Expansion kleiner und großer Kollisionssysteme gewährt.

Ziel

A hot expanding environment is produced in heavy-ion (e.g. lead-lead or gold-gold) collisions in the Large Hadron Collider (LHC) and Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). The produced system expands and cools down, turning from a phase with liberated quarks and gluons, called quark-gluon plasma (QGP), to hadrons, detectable in the detectors. The QGP behaves like a nearly perfect fluid that can be modeled via relativistic hydrodynamics with the smallest observed shear and bulk viscosity over entropy density. In the course of the collective expansion, the degrees-of-freedom interaction develops correlation, reflected in the correlation among final hadrons. Models based on hydrodynamics successfully describe the observed correlations in the experiments.

Observing a similar correlation among final hadrons emitted from much smaller collision systems, e.g. proton-proton and proton-lead, has triggered debates about the nature of the collectivity in such scenarios. Studies show that the models based on hydrodynamics become less predictive in smaller system collisions. In these systems, one does not expect a thermalized medium, and a framework beyond hydrodynamics is required to explain the true underlying mechanism in collective expansion.

The main objective of the current project is to prepare a computational tool in the form of an event generator based on the kinetic theory with isotropization time approximation. Among an extensive list of heavy-ion collective models, this event generator will be unique in explaining small systems that behave particle-like and large systems that act fluid-like in a single framework. The model can bridge the experimental measurements and theoretical studies to quantitatively analyze the fluid-like/particle-like nature of large and small system collisions.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.

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Adresse
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