Description du projet
Étudier les étranges propriétés du plasma quark-gluon
Le plasma quark-gluon (QGP) remplissait l’entièreté de l’Univers à l’instant qui a précédé la création de la matière. Aujourd’hui, ses propriétés et ses mécanismes d’apparition rapide (encore inexpliqués) sont étudiés par des physiciens théoriciens dans le cadre des recherches expérimentales menées dans le Grand collisionneur de hadrons et le Collisionneur relativiste d’ions lourds. La nature quasi parfaitement fluide du QGP a été prouvée. Cependant, son mécanisme d’émergence à partir de collisions hadroniques ou le comportement liquide de petits systèmes émergeant de collisions protons-protons restent toujours inexpliqués. Le projet ExHolo, financé par l’UE, a pour objectif de créer une image dynamique de la thermalisation de la matière hors équilibre dans les champs hydrodynamiques. Il aura recours à un cadre novateur et à une approche en temps réel pour étudier la dynamique de la matière chaude hors équilibre afin de mettre en évidence les propriétés QGP des collisions d’ions lourds.
Objectif
Understanding the properties of extreme phases of nuclear matter is one of the major challenges in theoretical physics today. Matter at high temperatures dominated the first microsecond of the early universe and is nowadays produced in relativistic heavy ion collisions in the form of the Quark-Gluon Plasma (QGP). Systematic experimental studies at the Large Hadron Collider (LHC) and the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) support the picture of the QGP as an almost perfect fluid but the mechanism for its fast emergence from collisions of hadronic matter remains a puzzle to this day. Another surprising observation was the liquid-like behavior of small systems emerging from proton-proton or proton-lead collisions and the absence of jet quenching which is considered to be a crucial probe characterizing the strongly-coupled QGP.
In this proposal I aim at finding a dynamical picture of the thermalisation of out-of-equilibrium matter into hydrodynamic fields by making use of a powerful new framework for studying strongly-coupled dynamical systems: the gauge/gravity duality. It allows to map the strongly-coupled gauge theory dynamics of colliding ions to the collision of gravitational shockwaves which is amenable to numerical general relativity. This offers a unique real-time approach to study the dynamics of hot matter out-of-equilibrium, which I will exploit to tackle two essential problems: i) out-of-equilibrium emergence of collectivity and the fast thermalization of the QGP; ii) system-size dependence of the momentum broadening by jets; This project is inter-disciplinary as it involves applying numerical gravity via holography to the physics of matter at extreme conditions, using the most advanced High-Performance-Computing techniques which I am an expert in. The understanding of the thermalisation scale, of jet quenching and the description of pre-flow, is essential for a determination of the QGP properties of heavy-ion collisions.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Régime de financement
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinateur
1211 GENEVE 23
Suisse