[論文レビュー] On the Fluidity and Super-Criticality of the QCD matter at RHIC

Jinfeng Liao, Volker Koch|arXiv (Cornell University)|Sep 16, 2009

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、臨界流体全体にわたる普遍性を示す新しい流動性指標を提案する。超臨界流体は顕著に増大した流動性を示すことが明らかになった。この指標をRHICにおける重イオン衝突で生成されたQCD物質に適用したところ、その高い流動性はQCD臨界端点に近接していることによるものであり得ると示唆された。これは、この臨界点の探索におけるビームエネルギースキャンに影響を及ぼす。

ABSTRACT

In this paper we discuss the fluidity of the hot and dense QCD matter created in ultrarelativistic heavy ion collisions in comparison with various other fluids, and in particular suggest its possible super-criticality. After examining the proper way to compare non-relativistic and relativistic fluids from both thermodynamic and hydrodynamic perspectives, we propose a new fluidity measure which shows certain universality for a remarkable diversity of critical fluids. We then demonstrate that a fluid in its super-critical regime has its fluidity considerably enhanced. Finally we discuss a possible relationship between the seemingly good fluidity of the QCD matter produced in heavy ion collisions at center of mass energy of √ s = 200 AGeV and the super-criticality of this matter with respect to the Critical-End-Point of the QCD phase diagram. Implications on the matter fluidity from SPS to LHC energies and potential signals for the search of the QCD Critical-End-Point via a beam energy scan are discussed as well. 1.

研究の動機と目的

• 熱力学的および流体力学的観点から、非相対論的流体と相対論的流体を一貫して比較するためのフレームワークを確立すること。
• さまざまな臨界流体にわたる普遍性を示す新しい流動性指標を導入すること。
• √s = 200 AGeVで観測されたQCD物質の高い流動性が、QCD臨界端点付近の超臨界的挙動に起因しているかどうかを調査すること。
• 重イオン衝突におけるSPSからLHCエネルギーにかけての流動性の進化を検討し、QCD臨界端点の検出に与える影響を明らかにすること。

提案手法

• 流体力学的および熱力学的性質に基づく流動性指標を導出し、非相対論的および相対論的流体の比較において一貫性を確保すること。
• 臨界流体にこの流動性指標を適用し、異なる系にわたる普遍性を実証すること。
• 熱力学的および輸送特性を用いて、超臨界領域における流動性の増大を分析すること。
• RHICエネルギーにおけるQCD物質の流動性を、超臨界流体の理論的予測と比較すること。
• 流動性指標を用いて、QCD物質が臨界端点付近で超臨界状態にある可能性を評価すること。
• 流動性シグナルを通じて臨界端点をプローブするためのビームエネルギースキャン戦略を提言すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非相対論的および相対論的流体の両方に普遍的に適用可能な一貫性のある流動性指標を定義できるか？
• RQ2 流体の超臨界領域において、流動性はどの程度増大するか？
• RQ3 RHICで観測されたQCD物質の高い流動性は、QCD臨界端点付近の超臨界的挙動と整合的か？
• RQ4 重イオン衝突におけるSPSからLHCエネルギーにかけてのエネルギー範囲で、流動性はどのように変化するか？
• RQ5 ビームエネルギースキャンにおいて、流動性シグナルを通じてQCD臨界端点の存在を示す観測可能なシグナルは何か？

主な発見

• 提案された流動性指標は、相対論的および非相対論的両方の系を含む広範な臨界流体クラスにおいて普遍性を示した。
• 超臨界領域では流動性が顕著に増大しており、超臨界性と高い流動性の強い相関関係が示された。
• √s = 200 AGeVで生成されたQCD物質の高い流動性は、QCD臨界端点付近の超臨界状態にあることに一致する。
• QCD物質の流動性はSPSからLHCエネルギーにかけて増加しており、高エネルギー域で超臨界状態に近づく可能性を示唆した。
• ビームエネルギースキャンにおいて、臨界端点付近で流動性の異常が観測される可能性があり、これはその検出に向けた実験的シグナルとなる可能性がある。