Kvark hadron átalakulás veges hőmérsékleten Petreczky Péter. Fizikus vándorgyűlés, augusztus 25.

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Kvark hadron átalakulás veges hőmérsékleten Petreczky Péter. Fizikus vándorgyűlés, augusztus 25."

Ákos Nagy
5 évvel ezelőtt
Látták:

Kvark hadron átalakulás veges hőmérsékleten Petreczky Péter Bevezető: erősen kölcsönható anyag állapot egyenlete és királis átalakulás Polyakov szál várható érteke,

1 Kvark hadron átalakulás veges hőmérsékleten Petreczky Péter Bevezető: erősen kölcsönható anyag állapot egyenlete és királis átalakulás Polyakov szál várható érteke, árnyékolás a plazmában és deconfinement átalakulás Deconfinement átalakúlás és a megmaradó töltések fluktuációja Összefoglaló Fizikus vándorgyűlés, 216. augusztus 25.

2 Erősen kölcsönható anyag véges hőmérsekleten Kvark gluon plazma Átmeneti tartomány Hadron gáz Rács QCD: Az állapot összeget kifejező útintegrált a rácsállondóval rendelkező diszkretizált tér-időben számoljuk ki Monte-Carlo módszerekkel ha a kemiai potenciál nulla Hőmérséklet vagy sűrűség Analitikus átmenet nem fázis átalakúlás Aoki et al, Nature (26) Kontinuum limez: a =1/(N T )!

Királis átalakúlás véges hőmérsekleten A kvark kondenzátum sérti a királis szimmetriát (rend paraméter nulla kvark tömegre); Renormált kvark kondenzátum: Bazavov et al (HotQCD), Phys. Rev.

3 Királis átalakúlás véges hőmérsekleten A kvark kondenzátum sérti a királis szimmetriát (rend paraméter nulla kvark tömegre); Renormált kvark kondenzátum: Bazavov et al (HotQCD), Phys. Rev. D85 (212) 5453; Bazavov et al, PRD 87(213)9455, Borsányi et al, JHEP 19 (21) l R HISQ, m l =m s /2 HISQ, m l =m s /27 stout, m l =m s / χ MS l,disc. /T disc = V T h( ) 2 i h i 2 Bhattacharya et al (HotQCD), PRL 113 (214) , HISQ,m l =.5 m s,m π =161MeV ,m π =2MeV ,m π =2MeV ,m π =2MeV ,m π =14MeV ,m π =14MeV T (MeV) T c = (155 ± 8 ± 1)MeV

4 Bazavov et al, PRD 9 (214) 9453 T c HRG Állapot egyenlet és a királis átalakulás A QCD állapot egyenlet ismert a kontinuum limezben: 3p/T 4 /T 4 3s/4T 3 non-int. limit c 2 s HISQ/tree stout HRG Hadron rezonancia gáz: a kölcsönható hadron T c = (154 ± 9)MeV gázt lehet közelíteni kölcsönhatás mentes hadron + hadron rezonancia gázzal c ' 3MeV/fm 3 viriális kifejtés low ' 18MeV/fm 3 nucl ' 15MeV/fm 3 Prakash & Venugopalan, NPA (1992) high ' 5MeV/fm 3 proton ' 45MeV/fm 3

A Polyakov szál és Debye árnyékolás a plazmában A Polyakov szál várható érteke és annak a korrelaciós függvénye a sztatikus kvark és a sztatikus kvark antikvark szabadenergiaját adja meg F Q Q(r!

5 A Polyakov szál és Debye árnyékolás a plazmában A Polyakov szál várható érteke és annak a korrelaciós függvénye a sztatikus kvark és a sztatikus kvark antikvark szabadenergiaját adja meg F Q Q(r!1,T)=2F Q (T ) exp( F Q Q(r, T )/T )= 1 9 htrl(r)trl ()i L ren = hli ren =exp( F Q /T ) L rend paraméter a tisztán gluonos elméletben (hli =, A sztatikus kvark antikvark szabadenergiája Debye jellegű arnyékolást mutat L ren (T) T QCD c T PG c T < T PG c ) stout, cont. HISQ, cont. SU(3) SU(2) QCD 6= gluonos elmélet

6 Polyakov szál és a hadron gáz A szatikus mezon energia szintjei: E Q Q n (r!1)=2m n 2m Q Az izolált kvark szabad energiája: F Q (T) [MeV] HISQ stout Megias, Arriola, Salcedo, PRL 19 (12) Bazavov, PP, PRD 87 (213) 9455 Energia szintek az alap és az első gerjesztett állapotokra a rács QCD-ból: Michael, Shindler, Wagner, arxiv Wagner, Wiese, JHEP ,211 A magasabb energia szintek kvark modelből jönnek l Hadron gáz leírás működik T<145 Mev

7 TUMQCD, arxiv: S Q T/T c A sztatikus kvark entropiája N f =2+1, m =161 MeV N f =3, m =44 MeV N f =2, m =8 MeV N f = S Q S Q (T) LO NLO, µ=(1-4) T NNLO lattice A hadronikus anyagban az entropia nő mert több hadron van aminek a sztatikus kavrk része lehet; nagy hőmérsékleten az entropia csökken mert a Debye sugár csökken, ezen tul a sztatkius kavrk nem látja az anyagot Az entropia maximuma egyezik a királis T c -vel ) a királis és a deconfinement átmenet egybeesik A perturbatív kifejtés működik ha T>25 MeV

8 A Polyakov szál Casimir skálázása Vizsgáljuk meg egy tetszöleges SU(3) sztatikus színtöltés szabad energiáját P n = hl n i =exp( FQ n/t ) P 3 = L ren PP, Schadler, PRD92 (215) Technikai részlet: Symanzik flow-t használunk a sztatisztikus hibák csökkentéséhez Fodor et al, JHEP 149 (214) 18 Vezető rend: a sztatikus töltés szabadenergiája arányos a Casimir operátorral FQ n = C n s m D R n = C n /C 3 P 1/R n n P 3 P 6 P 8 P 1 P 15 P 15 P 24 P

9 n =1 P 1/R n n /P 3 n N = 6 N = 8 N = 1 N = A Casimir skálázás teljesül akárcsak a gyengén csatolt plazmában ha T>3 MeV A Casimir skálázás sérűlése O( 4 s)e ektus Berwein et al, PRD93 (216) 341

10 QCD termodinamika véges kémiai potenciálnál A nyomás Taylor kifejtése: S hadron kvark A Taylor sor együtthatói a megmaradó töltés fluktuációk és korrelácioknak felelnek meg, pl. információ a tóltés hordozók mivoltjáról (kvark vagy hadron) a deconfinement tesztje

11 1.8 i / i SB Megmaradó töltés fluktuációk a QCD-ben B = 1 VT 3 hb2 i hbi 2 Q = 1 VT 3 hq2 i hqi 2 S = 1 VT 3 hs2 i hsi 2 barionszám elektromos töltés ritkaság Ideális kvark gáz i=b Q S filled : HISQ, N =6, 8 open : stout continuum SB S =1 kvarkok hadronok HotQCD: PRD86 (212) 3459 BW: JHEP 121 (212) 138,

T<T c : v 1 és v 2 nullával egyenlő a hibákon belül v 1 és v 2 a hőmérséklet növelésével

12 Deconfinement of strangeness Ritka hadronok parciális nyomása Boltzmann gáz a használható ritka hadronok nagy tömege miatt =! T<T c : v 1 és v 2 nullával egyenlő a hibákon belül v 1 és v 2 a hőmérséklet növelésével közelít a kölcsönhatás mentes kvark gázhoz Bazavov et al, PRL 111 (213) uncorr. hadrons non-int. quarks χ 2 B -χ4 B v 1 v 2

13 Kvarkszám fluktuációk és korrelációk Elég magas hőmérsékleteken a perturbatív QCD működő képes kell legyen.9.85 u 4 / ideal ud EQCD u 2 / ideal N = EQCD -.12 cont 4.6 u (cont).9 3-loop HTL és valóban jól működik ha T>3 MeV Bazavov et al, PRD88 (213) 9421, Ding et at, PRD92 (215) 7443

14 Charm hadronok és a deconfinement XY C nml = T p(t,µ X,µ Y,µ C )/T n C m c T Csak a C =1 sektor kell Hadron gázban minden BC korreláció egyforma BC BC 13 / 22 BC BC 11 / 13 N : 8 6 non-int. quarks Bazavov et al, Phys.Lett. B737 (214) BQC QC BQC /( ) BC C BC 13 /( 4-13 ) BSC SC BSC /( ) QM-HRG-3 QM-HRG PDG-HRG non-int. quarks 1. un-corr. hadrons.5 N : A hadronikus leírás eromlik ha T>T c ) deconfinement Kevés charm bariont ismerünk (kevés charm barion van a PDG-ben) ) kellenek a hiányzó barionok, hogy a hadron rezonancia gáz működjön

15 Charm kvázi-részecskék véges hőmérsékleten Charm szabadsági fokok jó kvázi-részecskék minden hőmérsékleten mert m c T p C (T,µ B,µ c )=p C q (T ) cosh(ˆµ C +ˆµ B /3) + p C B(T ) cosh(ˆµ C +ˆµ B )+p C M (T ) cosh(ˆµ C ) C 2, BC 13, BC 22 ) p C q (T ),p C M (T ),p C B(T ) ˆµ X = µ X /T Mukherjee, PP, Sharma, PRD93 (216) 1452 p q C /p C p B C /p C T c -nél a hadronikus parciális nyomások a dominánsak, magasabb hőmérsékleten ezek csökkenek és a kvarkok domináljak a nyomást.4.2 p M C /p C a parciális nyomás a kvazi-reszecske széllessége miatt csökken Jakovác, PRD88 (213), 6512 Biró, Jakovác, PRD(214)6512

16 Összefoglaló A sztatikus töltés maximuma és így az Debye árnyékolás a királis T c -nél áll be A deconfinement átmenet tanulmányozható a megmaradó töltés fluktuációk es korrelációk segítségével A hadronikus leírás T c -nél elromlik es látszik a kvark szabadsági fokok megjelenése Charm hadronok magmaradnak T c felett

Hasonló dokumentumok

Egzakt hidrodinamikai megoldások alkalmazása a nehézionfizikai fenomenológiában néhány új eredmény

Egzakt hidrodinamikai megoldások alkalmazása a nehézionfizikai fenomenológiában néhány új eredmény Csanád Máté, Nagy Márton, Lőkös Sándor ELTE Atomfizikai Tanszék Magfizikus Találkozó Jávorkút 2012. szeptember