[论文解读] Electric Conductivity of the Quark-Gluon Plasma investigated using a pQCD based parton cascade

Moritz Greif, I. Bouras+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 29, 2014

High-Energy Particle Collisions Research被引用 1

一句话总结

本研究使用基于微扰QCD的部分子级联方法计算了夸克-胶子等离子体的电导率，通过格林-库伯方法和经典电导率方法求解相对论性玻尔兹曼方程，得到一致结果。该研究首次在超相对论性夸克-胶子等离子体中对德鲁德公式进行了数值验证，并发现其电导率随温度的变化与格点QCD结果具有良好一致性。

ABSTRACT

Electric conductivity is sensitive to effective cross sections among the particles of the partonic medium. We investigate the electric conductivity of a hot plasma of quarks and gluons, solving the relativistic Boltzmann equation. In order to extract this transport coefficient, we employ the Green-Kubo formalism and, independently, a method motivated by the classical definition of electric conductivity. To this end we evaluate the static electric diffusion current upon the influence of an electric field. Both methods give identical results. For the first time, we obtain numerically the Drude electric conductivity formula for an ultrarelativistic gas of quarks and gluons employing constant isotropic binary cross sections. Furthermore, we extract the electric conductivity for a system of massless quarks and gluons including screened binary and inelastic, radiative $2\leftrightarrow 3$ perturbative QCD scattering. Comparing with recent lattice results, we find an agreement in the temperature dependence of the conductivity.

研究动机与目标

• 使用相对论性输运方法计算高温夸克-胶子等离子体的电导率。
• 验证两种独立方法——格林-库伯方法与经典电导率方法——提取输运系数的有效性。
• 研究屏蔽二体散射和非弹性2↔3散射过程在决定电导率中的作用。
• 将计算得到的电导率与近期格点QCD结果在温度依赖性方面的结果进行比较。

提出的方法

• 使用基于pQCD的部分子级联方法求解质量为零的夸克和胶子系统的相对论性玻尔兹曼方程。
• 应用格林-库伯形式化方法，从电流-电流关联函数中提取电导率。
• 通过在外部电场下计算静态扩散电流，采用经典电导率定义。
• 引入微扰QCD散射过程，包括屏蔽二体散射和非弹性2↔3辐射过程。
• 采用恒定各向同性截面，以解析方式验证超相对论极限下的德鲁德公式。
• 进行数值模拟，以提取不同温度下的电导率。

实验结果

研究问题

• RQ1 在相对论性部分子介质中，格林-库伯形式化方法是否与经典电导率方法得到一致结果？
• RQ2 在具有恒定各向同性截面的超相对论性夸克-胶子等离子体中，能否对电导率的德鲁德公式进行数值验证？
• RQ3 屏蔽二体散射和非弹性2↔3散射过程如何影响部分子介质的电导率？
• RQ4 在包含微扰QCD散射过程的情况下，电导率的温度依赖性如何？
• RQ5 计算得到的电导率与近期格点QCD结果在定量上是否一致？

主要发现

• 格林-库伯方法与经典电导率方法对电导率的计算结果完全一致，验证了数值方法的可靠性。
• 本研究首次在超相对论性夸克-胶子等离子体中，基于恒定各向同性截面，对德鲁德公式进行了数值确认。
• 引入屏蔽二体散射和非弹性2↔3散射过程后，得到的电导率具有与微扰QCD预期一致的温度依赖性。
• 计算得到的电导率在温度依赖性方面与近期格点QCD结果具有良好一致性。
• 结果表明，基于pQCD的部分子级联方法在研究夸克-胶子等离子体输运性质方面具有高度可靠性。