Dynamische Beschreibung von Schwerionenkollisionen

Ein Verständnis der Struktur unseres Universums ist ein faszinierendes Forschungsthema unseres Jahrtausends, das die Anstrengungen von Physikern aus verschiedenen Bereichen der Astrophysik, Kosmologie und Schwerionenphysik vereint. Experimente mit relativistischen Schwerionenkollisionen ermöglichen es, die Bedingungen unseres Universums unmittelbar nach dem Urknall zu rekonstruieren – als die Materie in einer Quark-Gluon-Plasma-(QGP)-Phase bei sehr hoher Temperatur T und nahezu verschwindender Baryonendichte (bzw. chemischem Potential μB) existierte – und seine späteren Expansionsstadien zu verfolgen, in denen die Materie zu Protonen und Neutronen, den Bausteinen der Atomkerne, hadronisierte und schließlich durch Gravitation Sterne und Galaxien bildete.

Unser Ziel ist die Entwicklung eines konsistenten Modells (genannt PHSD: Parton-Hadron-String Dynamics) zur dynamischen Beschreibung stark wechselwirkender Materie, die in Schwerionenkollisionen auf vollständig mikroskopischer Ebene entsteht, d.h. auf der Grundlage der Wechselwirkungen hadronischer und partonischer Freiheitsgrade. Der PHSD-Ansatz erlaubt es uns, in die heiße und dichte Materie der Schwerionenkollisionen „einzudringen“ und ihre Eigenschaften im Vergleich mit experimentellen Daten zu untersuchen.

Die Abbildung zeigt die zeitliche Entwicklung zentraler Au+Au-Kollisionen (obere Reihe, Schnittansicht) bei einer invarianten Kollisionsenergie von 19,6 GeV innerhalb des PHSD. Die mittlere Reihe zeigt die lokale Temperatur T, während die untere Reihe das baryonische chemische Potential μB darstellt, wie es aus dem PHSD zu verschiedenen Zeiten extrahiert wurde.

Forschungsgruppe Parton-Hadron-String Dynamics (PHSD)