Анотація до роботи:

Борисова М.С.

Кореляції тотожних частинок у високоенергетичних ядро-ядерних зіткненнях – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук.

01.04.16 – Фізика ядра, елементарних частинок і високих енергій.

Інститут ядерних досліджень Національної академії наук України. Київ, 2005.

Дисертація присвячена дослідженню кінцевої стадії еволюції надгустої матерії, яка виникає у процесах зіткнень важких іонів високих енергій. На цій стадії формуються одно– та багато– частинкові спектри піонів та інших ґадронів, тому її відтворення проводиться на базі детального аналізу спостережуваних імпульсних розподілів ґадронів та кореляційних функцій тотожних піонів. Для опису спектрів частинок у А+А зіткненнях обґрунтовано використання (узагальненого) приписання Ландау / Купера-Фрая. Особливістю розвиненого підходу є врахування неперервності по часу випромінювання частинок на протязі гідродинамічного розширювання кварк-глюонної / ґадронної речовини. Найбільш суттєвий результат полягає в тому, що замикання просторово-часової гіперповерхні випромінювання ґадронів дає можливість описувати і спектральні, і кореляційні характеристики ґадронів з невеликим гідродинамічно мотивованим набором параметрів. При цьому, завдяки позитивній кореляції між часовою та просторовою координатою гіперповерхні поверхневої емісії, вдається досягнути співвідношення поперечних радіусів близьким до одиниці, як в експерименті, що частково роз’яснює HBT парадокс на RHIC. Збіг параметра температури поверхневого випромінювання з температурою фазового переходу свідчить про можливе існування кварк-глюонної плазми на ранніх стадіях еволюції системи, яка утворилась в результаті зіткнення важких іонів з ультра-релятивістськими енергіями. Проаналізовано вплив розпаду резонансів на формування спектрів поперечного імпульсу та на інтерферометричний об’єм термалізованих піонів в А+А зіткненнях.

Основні результати проведених досліджень, що представлені у дисертації, можна сформулювати наступним чином:

1. Показано, що універсальна температура фріз-ауту Ландау відповідає нижній межі застосування гідродинаміки, і є приблизно однаковою у різних зіткненнях. Обґрунтовано використання для опису спектрів частинок у А+А зіткненнях (узагальненого) приписання Ландау / Купера-Фрая. Показано, що існує дуальність в описі спектрів між методом миттєвого фріз-ауту, або (узагальненим) приписанням Ландау / Купера-Фрая, який використовує функцію розподілу , та детальною картиною процесу звільнення частинок, заснованого на функції емісії . Заміна складного процесу емісії простим критерієм Ландау миттєвого фріз-ауту при ГеВ є, звичайно, досить грубим наближенням. Проте, як і закони збереження енергії-імпульсу, особливості майже ізоентропійної еволюції із збереженням хімічного складу, так і деякі особливості симетрії пізньої стадії гідро-еволюції, мінімізують відповідну розбіжність.

2. Досліджена кінцева стадія еволюції надгустої матерії, яка виникає у процесах А+А зіткнень, на базі детального аналізу спостережуваних спектрів частинок та кореляційних функцій тотожних піонів у гідродинамічних моделях з неперервним по часу випромінюванням частинок. Проведено розрахунки ґадронних спектрів і піонних інтерферометричних радіусів у рамках створеного гідродинамічного підходу з неперервним по часу випромінюванням частинок.

3. Підгонка до експериментальних даних, які включають майже усі спектральні та кореляційні характеристики ґадронів за допомогою кількох параметрів дає змогу реконструювати у деталях просторово-часову структуру ґадронних систем, сформованих у зіткненнях важких іонів високих енергій на RHIC, на кінцевій стадії гідродинамічної еволюції. Зіставлення результатів цих розрахунків з експериментальними даними STAR та PHENIX колаборацій з поточних експериментів на RHIC показало, що впродовж еволюції системи розвиваються поперечні потоки і вже на стадії термалізації партонів вони сягають величини . Було досліджено час процесу випромінювання з одного боку по повздовжньому корелятору та, з іншого боку, по поперечному випромінюванню з поверхні системи, яка несе інформацію про еволюцію системи. Отримана розрахункова величина цього параметра, яка відповідає часу еволюції системи, співпадає з величиною, яка знайдена шляхом підгонки до експериментальних даних по повздовжньому радіусу і яка вказує на досить короткий час еволюції системи t ~ 10-12 фм/c.

4. Найбільш суттєвий загальний результат полягає в тому, що замикання просторово-часової гіперповерхні випромінювання ґадронів дає можливість описувати і спектри і HBT радіуси з невеликим гідродинамічно мотивованим набором параметрів. При цьому, завдяки позитивній кореляції між часовою та просторовою координатою бокової поверхні, вдається досягнути співвідношення поперечних радіусів близьким до одиниці, як в експерименті, що частково роз’яснює HBT парадокс на RHIC. Збіг параметра температури поверхневого випромінювання з температурою фазового переходу свідчить про можливе існування кварк-глюонної плазми на ранніх стадіях еволюції системи, яка утворилась в результаті зіткнення важких іонів з ультра-релятивістськими енергіями.

5. Проаналізовано вклад резонансів у формування спектрів поперечного імпульсу та інтерферометричного об’єму термалізованих піонів в А+А зіткненнях у рамках гідродинамічної еволюції з незмінним хімічним складом, що включає розпади резонансів на кінцевій стадії гідродинамічної еволюції. Було знайдено, що резонансні розпади можуть суттєво збільшувати піонний інтероферометричний об’єм, в області малих поперечних імпульсів (до 0.3 ГеВ/с), і в той же час дуже мало впливати на нахили піонних спектрів в області поперечних імпульсів до 1 ГеВ. Зазначено також, що в рамках такої моделі резонансні вклади зменшують відношення між поперечними інтерферометричними радіусами.

6. У подальшому планується в рамках нового гідро-кінетичного підходу до A+A зіткнень, який об'єднає переваги гідродинамічного наближення і кінетичного підходу, розвинути більш загальну інтерпретацію інтерферометричних спостережуваних величин у зіткненнях важких іонів та впровадити відповідні нові концепції та методи кореляційної фемтоскопії до поточних на RHIC BNL та майбутніх LHC CERN експериментів.

Публікації автора:

1. S.V. Akkelin, M.S. Borysova, Y.M. Sinyukov, Sudden freeze-out vs. continuous emission: duality in hydrokinetic approach to A+A collisions // Heavy Ion Physics, Acta. Phys. Hung.-2005.-A 22/1-2.-P.165-170, ArXiv: nucl-th/0403079.

2. Sergiy V. Akkelin, Maryna S. Borysova, Yuri M. Sinyukov, Resonances and observables in relativistic heavy ion collisions // Bulletin of the University of Kiev, Series: Physics & Mathematics.-2004.-4.-P. 402-411.

3. S.V. Akkelin, M.S. Borysova, Y.M. Sinyukov, Influence of resonances on pion spectra and interferometry volume in relativistic heavy ion collisions // Nukleonika.-2004.-Vol.49.-Suppl. 2.-P. s115-s118.

4. S.V. Akkelin, M.S. Borisova, Y.M. Sinyukov, Resonance decays in hydrodynamic approach to relativistic nuclear collisions // Bulletin of the University of Dnepropetrovsk, Series: Physics & Radioelectronics.-2004. - 11.-P. 90-94.

5. M.S. Borysova, Yu.M. Sinyukov, S.V. Akkelin, B. Erazmus and Iu.A. Karpenko, Hydrodynamic source with continuous emission in Au+Au at GeV // Phys. Rev. -2006. - C 73.-P. 024903 - 8, точна електронна копія: ArXiv: nucl-th/0507057.

6. M.S. Borysova, Yu.M. Sinyukov, Spectra and correlations in hydrodynamics approach with continuous emission for RHIC energies // Bulletin of the University of Kiev, Series: Physics & Mathematics.-2006.-1.-P. 411-422.