Orientador: Jun Takahashi

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin

Resumo: Sob as extremas condições de temperatura criadas em colisões de íons pesados relativísticos, um estado da matéria similar a um fluido no qual os quarks e gluons tornam-se desconfinados é formado, o Plasma de Quarks e Gluons (QGP). As abordagens computacionais mais modernas são simulações...

Resumo: Sob as extremas condições de temperatura criadas em colisões de íons pesados relativísticos, um estado da matéria similar a um fluido no qual os quarks e gluons tornam-se desconfinados é formado, o Plasma de Quarks e Gluons (QGP). As abordagens computacionais mais modernas são simulações híbridas, nas quais diferentes modelos são usados em uma estrutura de cadeia, cada um dedicado à simulação de um estágio específico da colisão. O estágio hidrodinâmico da simulação necessita de um perfil de densidade de energia do sistema como condição inicial. No processo de conversão dos dois núcleos colisores em um perfil desse tipo, alguma especificação sobre o tamanho do núcleon inevitavelmente deve ser feita. Os núcleons são usualmente modelados com Gaussianas bidimensionas, e a largura da Gaussiana (largura do núcleon) é um parâmetro livre da simulação. Um valor ótimo para a largura do núcleon pode ser obtido através de Análises Bayesianas, nas quais o modelo é confrontado com dados experimentais. Algumas das mais recentes análises desse tipo têm obtido valores surpreendentemente grandes para a largura do nucleon (w = 1 fm), excedendo em mais de 50 % o valor atualmente aceito para o raio de carga do próton. Isso motiva o desenvolvimento de uma compreensão mais profunda do papel desempenhado por esse parâmetro dentro da simulação. Nesse trabalho, realizamos simulações de colisões de íons pesados relativísticos usando uma cadeia de simulação híbrida de última geração, usando três valores para a largura do núcleon dentro do gerador de condições iniciais TRENTo, e sistematicamente investigamos seus efeitos nas características da condição inicial e nos observáveis. O tamanho do núcleon afeta fortemente os harmônicos de excentricidade e os gradientes na condição inicial. O pT médio das partículas na simulação usando w = 0.5 fm fica muito acima dos dados experimentais. Associamos isso à combinação de gradientes mais intensos na condição inicial com o acoplamento de uma dinâmica de pré-equilíbrio conforme à simulação hidrodinâmica

Abstract: Under the extreme conditions of temperature generated in relativistic heavy-ion collisions, a fascinating fluid-like state of matter where quarks and gluons are no longer confined is formed, the Quark Gluon Plasma (QGP). The most modern computational approaches are multi-stage (hybrid)...

Abstract: Under the extreme conditions of temperature generated in relativistic heavy-ion collisions, a fascinating fluid-like state of matter where quarks and gluons are no longer confined is formed, the Quark Gluon Plasma (QGP). The most modern computational approaches are multi-stage (hybrid) simulations, in which different models are used in a chain structure, each one dedicated to the description of a specific stage of the collision. The hydrodynamic stage of the simulation requires an energy density profile of the system as an initial condition. In the process of converting the two colliding nuclei in such an energy distribution, some specification about the nucleon size inevitably has to be made. Nucleons are usually modeled as bidimensional Gaussians, and the Gaussian width (the nucleon-width) is a free parameter of the simulation. A best-fit value of the nucleon-width can be inferred by Bayesian Analyses, where the model is confronted with experimental data. Some of the most recent analyses have obtained surprisingly large values for the nucleon width parameter, exceeding in over 50 % the current value for the proton charge radius. This motivates the development of a better understanding of the role played by this parameter inside the simulation. In this work, we perform simulations of relativistic heavy-ion collisions using a state-of-the-art hybrid simulation chain, using three different values of the nucleon width inside the initial condition generator TRENTo, and systematically investigate its effects on the initial condition characteristics and observables. The nucleon-width strongly affects the eccentricity harmonics and the gradients in the initial condition. The mean pT of particles in the simulation using w = 0.5 fm is much larger than experimental data. We associate this to the combination of stronger gradients in the initial condition and the coupling of a conformal pre-equilibrium dynamics to the hydrodynamic simulation

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