[论文解读] 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 5

一句话总结

本文提出了一种新的流体性度量方法，揭示了临界流体中的普遍性，表明超临界流体表现出显著增强的流体性。该方法被应用于RHIC中重离子碰撞产生的QCD物质，表明其高流体性可能源于接近QCD临界端点，对寻找该临界点的束流能量扫描具有重要意义。

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.

研究动机与目标

• 从热力学和流体力学的角度，建立一个用于比较非相对论性与相对论性流体的一致框架。
• 引入一种在多种临界流体中表现出普遍性的新流体性度量。
• 研究在√s = 200 AGeV的QCD物质中观测到的高流体性是否源于接近QCD临界端点的超临界行为。
• 考察从SPS到LHC能量范围内流体性的演化及其对探测QCD临界端点的启示。

提出的方法

• 基于流体力学和热力学性质推导流体性度量，确保非相对论性与相对论性流体比较的一致性。
• 将流体性度量应用于临界流体，证明其在不同系统中的普遍性。
• 利用热力学和输运性质分析超临界区域的流体性增强。
• 将RHIC能量下QCD物质的流体性与超临界流体的理论预测进行比较。
• 利用流体性度量评估QCD物质在临界端点附近处于超临界状态的可能性。
• 提出束流能量扫描策略，通过流体性信号探测临界端点。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否定义一种适用于非相对论性与相对论性流体的普遍一致的流体性度量？
• RQ2 流体在流体的超临界区域中增强的程度如何？
• RQ3 在RHIC观测到的QCD物质的高流体性是否与接近QCD临界端点的超临界行为一致？
• RQ4 在重离子碰撞中，从SPS到LHC的能量范围内，流体性如何变化？
• RQ5 在束流能量扫描中，哪些可观测信号可通过流体性特征指示QCD临界端点的存在？

主要发现

• 所提出的流体性度量在包括相对论性与非相对论性系统在内的广泛临界流体类别中表现出普遍性。
• 在超临界区域，流体性显著增强，表明超临界性与高流体性之间存在强烈关联。
• 在√s = 200 AGeV下产生的QCD物质的高流体性与它处于接近QCD临界端点的超临界状态一致。
• 从SPS到LHC，QCD物质的流体性随能量增加而增强，表明在更高能量下可能趋向超临界条件。
• 束流能量扫描可能在临界端点附近揭示流体性异常，为该临界端点的探测提供潜在实验信号。