[論文レビュー] On Holographic Thermalization and Dethermalization of Quark-Gluon Plasma

I. Ya. Aref’eva, И. В. Волович|arXiv (Cornell University)|Nov 26, 2012

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 24被引用数 24

ひとこと要約

本稿では、負の質量を有するAdS-Vaidya計量を用いたホログラフィックモデルを提案し、重イオン衝突によって生成されるクォーク- gluonプラズマにおける熱化および脱熱化を記述する。熱化をブラックホール形成、脱熱化をホーキング放射によるブラックホール蒸発としてモデル化し、熱化は短距離でのみ有効であり、熱化時間と脱熱化時間の比が0.05に達することを示した。これはLHCおよびRHICの実験データと整合的である。

ABSTRACT

We estimate the ratio of the thermalization time over the freeze-out time using a holographic AdS-Vaidya model for quark-gluon plasma formed in the heavy ion collisions. In the model the process of thermalization is described as formation of the black hole in AdS space while dethermalization process, related with the freeze-out, as the black hole evaporation due to the Hawking radiation that is modeled by the Vaidya metric with a negative mass. In this model the thermalization takes place only at small scales and absent in the infrared region. At small scales the system tends towards a state of the thermal equilibrium only for the short time after which the processes of dethermalization starts. In this simple model the dethermalization time has a low bound about 7 fm/c which is consistent with experimental data.

研究の動機と目的

• ハolographic dualを用いて、クォーク-グルーオンプラズマにおける熱化および脱熱化プロセスをモデル化すること。
• 負の質量パラメータを導入することで、AdS-Vaidyaフレームワークにホーキング放射効果を組み込むこと。
• 重イオン衝突における観測された時間スケールの階層性、すなわちτ_therm < τ_hydro < τ_hadr < τ_det を再現すること。
• 特に赤外領域における熱化のスケール依存性、特にその欠如を調査すること。
• 実験観測と整合的な、脱熱化時間の下限値を定量的に推定すること。

提案手法

• 反de Sitter空間におけるブラックホール形成を、QGPにおける熱化のホログラフィック双対として記述するために、AdS-Vaidya計量を用いる。
• ブラックホール蒸発を模倣するために、Vaidya計量に負の質量パラメータを導入することで、モデルを拡張する。
• AdSおよびBHAdS領域における非ゼロエネルギーの測地線を用いて、非平衡状態における2点相関関数を分析する。
• 脱熱化領域における非等時刻相関関数の明示的表現を導出し、既知の熱化結果に類似した形で展開する。
• 熱化および脱熱化の時間スケールを計算し、特にτ_therm / τ_detの比に注目する。
• 計量パラメータに基づく数値的推定を用いて、脱熱化時間の下限値を約7 fm/cに制限する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 負の質量を有するAdS-Vaidyaモデルは、クォーク-グルーオンプラズマにおける熱化および脱熱化を正確に記述できるか？
• RQ2 このホログラフィックモデルにおける熱化のスケール依存性、特に赤外領域における性質は何か？
• RQ3 負の質量によるホーキング放射の導入は、系の時間発展にどのように影響を与えるか？
• RQ4 熱化時間と脱熱化時間の比は予測されるか？また、実験データと一致するか？
• RQ5 本モデルは、重イオン衝突における観測された時間スケールの階層性τ_therm < τ_hydro < τ_hadr < τ_det を再現できるか？

主な発見

• 本モデルにおける熱化は、短距離でのみ有効であり、赤外領域では発生しない。
• 脱熱化時間には約7 fm/cの下限値が存在し、実験的推定値と整合的である。
• 熱化時間と脱熱化時間の比は0.05に達し、Pb+PbおよびAu+Au衝突における観測された階層性と一致する。
• 本モデルは、実験的時間スケールの階層性τ_therm < τ_hydro < τ_hadr < τ_det を成功裏に再現した。
• 付録において、脱熱化領域における非等時刻2点相関関数が明示的に導出され、従来の熱化結果を拡張した。
• AdSおよびブラックホール領域における非ゼロエネルギー測地線の導入により、計量遷移に起因する時間遅れが明らかとなり、相関関数の挙動に影響を与えることが判明した。