[논문 리뷰] On the Fluidity and Super-Criticality of the QCD matter at RHIC

Jinfeng Liao, Volker Koch|arXiv (Cornell University)|2009. 09. 16.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 임계 유체 전반에 걸쳐 보편성을 보여주는 새로운 유동성 측정법을 제안하며, 초임계 유체가 상당히 향상된 유동성을 나타냄을 입증한다. 이 측정법을 뉴클레온 충돌에서 생성된 QCD 물질에 적용하여, 그 높은 유동성이 QCD 임계 끝점에 가까이 있을 가능성이 있음을 시사하며, 이는 이 임계점 탐색을 위한 빔 에너지 스캔에 의미를 갖는다.

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.

연구 동기 및 목표

• 열역학적 및 유체역학적 관점에서 비상대론적 및 상대론적 유체를 일관되게 비교할 수 있는 프레임워크를 수립하기 위해.
• 다양한 임계 유체 전반에 걸쳐 보편성을 보이는 새로운 유동성 측정법을 도입하기 위해.
• √s = 200 AGeV에서 관측된 QCD 물질의 높은 유동성이 QCD 임계 끝점 근처의 초임계 행동에서 기인하는지 조사하기 위해.
• SPS에서 LHC 에너지에 이르는 에너지 범위에서 유동성의 변화를 분석하고, QCD 임계 끝점 탐지에 대한 함의를 탐색하기 위해.

제안 방법

• 유체역학적 및 열역학적 성질에 기반한 유동성 측정법을 유도하여, 비상대론적 및 상대론적 유체 간 비교의 일관성을 확보하기 위해.
• 유동성 측정법을 임계 유체에 적용하여, 다양한 시스템에서의 보편성을 입증하기 위해.
• 열역학적 및 운반 성질을 사용하여 초임계 영역에서의 유동성 향상을 분석하기 위해.
• RHIC 에너지에서의 QCD 물질의 유동성과 초임계 유체에 대한 이론적 예측을 비교하기 위해.
• 유동성 측정법을 사용하여 QCD 물질이 임계 끝점 근처에서 초임계 상태에 있을 가능성을 평가하기 위해.
• 유동성 서명을 통해 임계 끝점을 탐사하기 위한 빔 에너지 스캔 전략을 제안하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비상대론적 및 상대론적 유체 전반에 적용 가능한 일관된 유동성 측정법을 정의할 수 있는가?
• RQ2 유체의 초임계 영역에서 얼마나 크게 유동성이 향상되는가?
• RQ3 RHIC에서 관측된 QCD 물질의 높은 유동성이 QCD 임계 끝점 근처의 초임계 행동과 일치하는가?
• RQ4 중력파 충돌에서 SPS에서 LHC 에너지에 이르는 에너지 범위에서 유동성은 어떻게 변화하는가?
• RQ5 빔 에너지 스캔에서 QCD 임계 끝점의 존재를 유동성 서명을 통해 나타내는 관측 가능한 신호는 무엇인가?

주요 결과

• 제안된 유동성 측정법은 상대론적 및 비상대론적 시스템을 포함한 광범위한 임계 유체 전반에 걸쳐 보편성을 보인다.
• 초임계 영역에서 유동성이 상당히 향상되며, 초임계성과 높은 유동성 간의 강한 상관관계를 시사한다.
• √s = 200 AGeV에서 생성된 QCD 물질의 높은 유동성은 QCD 임계 끝점 근처의 초임계 상태에 있음을 일치시킨다.
• QCD 물질의 유동성은 SPS에서 LHC로의 에너지 증가에 따라 증가하며, 높은 에너지에서 초임계 조건으로의 진화 가능성을 시사한다.
• 빔 에너지 스캔에서 임계 끝점 근처에서 유동성의 이질적 행동이 나타날 수 있으며, 이는 임계 끝점 탐지에 대한 잠재적 실험적 서명을 제공한다.