相對論重離子碰撞中的流體力學研究

《相對論重離子碰撞中的流體力學研究》是依託中國科學技術大學，由浦實擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：相對論重離子碰撞中的流體力學研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：浦實
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

在長波低頻近似下，任何有限溫度下的多粒子系統都可以用流體力學來描述。在相對論重離子碰撞實驗的推動下，近年來相對論流體力學有著被廣泛的運用和發展。本項目主要選取相對論流體力學的熱點問題，從三個方面進行研究。首先是，我們將首次採用量子輸運理論自然的得到含有反常的流體力學方程，同時驗證結果是否自洽滿足熱力學第二定律。此後，我們將所得的結果推廣的流體力學二階理論，首次得到含有反常的完整的二階流體力學。另外，我們計畫研究臨界點附近的體粘滯隨能標的變化規律，以幫助人們澄清在這個問題上的爭論。同時，我們會計算更高階的輸運係數，將首次得到一批未被計算的輸運係數。最後，我們將系統的研究完整二階理論的因果律和穩定性問題，及其對流體模擬時參數選取的限制。通過這些研究，將有助於完善和擴展相對論性流體力學理論，同時對研究臨界點附近的漲落及輸運係數的變化也有著相當重要的意義。

結題摘要

本項目執行期間，主要著重研究了含有手征反常的相對論流體力學及其微觀動力學。 含有手征反常的流體力學，主要是指含有手征磁效應和手征渦旋效應等量子效應的非常規流體。這一類效應，主要是由強磁場或者強渦旋所引發的量子效應。這類手徵效應，會使得流體中的手征及電荷分離。在流體力學中，其輸運係數的在宇稱變換下的性質與普通輸運係數的完全相反，因而無法利用普通的動力學（即玻爾茲曼方程）來理解和描述。這類反常流體，不僅對高能重離子對撞實驗有著一定的幫助，同時也關聯到凝聚態物理中的一些重要概念和原理，屬於近期國際重離子碰撞理論方面熱點問題之一。 項目執行期間，我們首先詳細的研究了這些量子效應的微觀動力學原理，我們通過量子輸運理論得到了所需要的輸運係數，進而我們也得到了含有量子修正的玻爾茲曼方程。我們還發現，這些量子修正，來源於凝聚態物理中的Berry像，從而將高能物理研究與凝聚態物理相關內容緊密聯繫起來。最終，我們總結結果，論文也被PRL接受，受到國內外同行的認可。 進一步的，我們也研究其它類似的手徵效應，比如，手征電分離效應。手征電分離效應，主要是由電場誘導出的手征及電荷分離效應。我們利用全息對偶原理（holographic AdS/CFT），仔細計算了手征電荷分離效應對應的輸運係數，並對其性質也進行了相應的討論。同時，我們也首先發現了，手征Hall分離效應。這個效應類似於Hall效應，但是會造成手征和電荷分離。我們進一步給出了相關的實驗預言。這兩個工作，也均被PRD接收。 最後，由於這些效應都跟磁場有著關聯，作為與微觀動力學理論的比較，所以我們也研究了巨觀下的相對論磁流體的一些性質。我們計算出了，一維含有橫向磁場的Bjorken流體的解析解。因為這是非常少數的相對論流體解析解，因而對未來的磁流體模擬等有著重要的意義，這個工作最終發表在PLB上。