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Spin polarization in non equilibrated relativistic plasmas

Description du projet

Comprendre le comportement quantique

Lorsque des noyaux atomiques entrent en collision à une vitesse proche de celle de la lumière à l’intérieur de puissants accélérateurs, ils créent un état de la matière éphémère mais extraordinaire appelé plasma de quarks et de gluons. Ce plasma est plus chaud que le soleil et se comporte comme un minuscule tourbillon d’énergie où des effets quantiques apparaissent à grande échelle. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet SPINNERET étudiera une propriété quantique fondamentale de ces particules à l’intérieur de ce plasma tourbillonnant, à savoir la manière dont elles alignent leurs spins dans des conditions extrêmes. En examinant l’interaction du spin avec le mouvement et la chaleur dans les systèmes, les chercheurs espèrent comprendre comment la matière la plus extrême de l’univers évolue et se stabilise.

Objectif

This project addresses non-equilibrium effects and equilibration in relativistic plasmas focusing on spin physics. I will use techniques from quantum-relativistic statistical mechanics, quantum field theory, and many-body theory to answer some of the most pressing questions concerning spin polarization in the quark-gluon plasma (QGP).

The QGP is created in laboratories such as the “Large Hadron Collider” and the “Relativistic Heavy Ion Collider” by smashing heavy ions at relativistic speed. It is a state of matter well described by relativistic hydrodynamics where quarks and gluons are no longer confined inside nuclei, and it is the hottest and least viscous fluid in nature. Due to the initial orbital angular momentum, non-central collisions create a rotating QGP, which is the most vortical fluid ever observed. Vorticity couples to the spin of particles, aligning it with the total angular momentum and producing a spin polarization that is measured experimentally. This effect connects the macroscopic motion of the plasma to a microscopic and entirely quantum property such as spin. Recently, another source of polarization has been found in the “thermal shear flow”, which is only present in out-of-equilibrium fluids. Indeed, only the thermal vorticity can be present in equilibrium, and the thermal shear is zero.

Studying spin in out-of-equilibrium systems requires tackling some important theoretical questions. The coupling of spin to shear is surprising compared to its coupling to vorticity: how does it happen? The results of any spin calculation depend on the phenomenological definition of a spin density of the fluid: can such a density be fixed microscopically? Finally, any out-of-equilibrium state should relax to equilibrium: how does the relaxation to a vortical equilibrium state happen for a relativistic plasma? These questions will be addressed in my project, SPINNERET.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinateur

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Contribution nette de l'UE
€ 226 420,56
Coût total
Aucune donnée