2011/11/26 05:23
현재 우리 연구실에서 가지고 있는 QGP(Quark-Gluon Plasma)및 HRG(Hadronic Resonance Gas) 유체역학 프로그램 MUSIC[1,2]과 UrQMD[3]라고 하는 핵 충돌 모델을 결합하는 프로젝트를 진행중인데, 모티브는 핵 충돌에서 발생한 유체의 온도가 어느 경계 이하로 낮아지게 되면, 입자들의 밀도도 낮아져서 유체역학을 쓰기 여려워지는 단계가 오게 되므로, 개별 입자의 움직임을 계산하는 UrQMD가 필요하다는 점에 있습니다.
온도가 영하로 내려가면 물이 얼어버리는 것처럼, 유체의 온도가 특정 경계 이하로 내려가면, 유체를 형성하고 있던 쿼크(Quark)와 글루온(Gluon) 들이 파이온(pion), 양성자 및 중성자 등의 강입자(hadron)들로 "굳어지는" freeze-out 이 일어납니다. 이것을 정량화하는것은 특정 지점의 온도가 언제 임계점에 도달하는지를 알아내는 것으로 가능합니다.
MUSIC과 UrQMD를 결합하는 일의 주요 이슈는 freeze-out 시각과 좌표계의 차이가 있습니다. 첫번째의 경우 각각의 지점에서 freeze-out이 일어나는 시각은 다 다른데 반해, UrQMD에서는 그 다른 시각에 생성된 강입자들을 (자유운동을 가정하여) 동일 시각에 존재하는 상황으로 정렬시킨 다음, 입자간 충돌 시뮬레이션을 진행합니다. 두번째의 경우 시공간의 특정 사건을 나타내는데 있어 MUSIC과 UrQMD는 각각 다른 변수들을 사용합니다. 따라서 이 둘 사이를 변환해주는 도구가 필요합니다. 첫번째 이슈의 경우 유체와 강입자간의 상호작용에 대해서도 생각해야 하는 상당히 복잡한 문제이므로, 현재 시점에서는 UrQMD의 방식을 그대로 취하고, 두번째 이슈인 변수변환을 해결하는 데 촛점을 맞추고 프로그램을 작성중에 있습니다.
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Our current task is to combine MUSIC[1,2] and UrQMD[3] to recreate cascade where the hydrodynamics does not work very well, but result hadrons still interact with each other. If the bulk fluid resulting from a heavy ion collision cools down to some critical temperature, the energy density (and so the number density) becomes too low to use the hydrodynamic description. This is why we need to adopt a model (such as UrQMD) keeping track of all particles.
We are familiar with the fact that water is frozen as the temperature becomes lower than zero degree Celsius. Similarly, Quark-Gluon Plasma (QGP) is "frozen" to form hadrons (such as pions, protons and neutrons) when the temperature is lower than some critical temperature. We call this process "freeze-out" and can describe it by specifying when a specific point (of space) is frozen out.
Two main sorts of problems are (1) the timeline of result hadrons and (2) difference in the coordinate system. Basically, UrQMD moves all result hadrons to the same instance assuming freely moving particles, while every point of space is frozen out at different instance. Secondly, Our MUSIC uses a different system of coordinates (to address a spacetime event) from UrQMD. The first issue is quite difficult in the sense that we need to think about possibility of interaction between fluid and hadrons. At this point, adopting how UrQMD deals with the timeline, we focus on how to convert coordinates safely.
[1] B. Schenke, S. Jeon and C. Gale, Phys. Rev. C 82, 014903 (2010)
[2] B. Schenke, S. Jeon and C. Gale, Phys. Rev. Lett. 106, 042301 (2011)
[3] http://urqmd.org/ ; arXiv:nucl-th/9803035
온도가 영하로 내려가면 물이 얼어버리는 것처럼, 유체의 온도가 특정 경계 이하로 내려가면, 유체를 형성하고 있던 쿼크(Quark)와 글루온(Gluon) 들이 파이온(pion), 양성자 및 중성자 등의 강입자(hadron)들로 "굳어지는" freeze-out 이 일어납니다. 이것을 정량화하는것은 특정 지점의 온도가 언제 임계점에 도달하는지를 알아내는 것으로 가능합니다.
MUSIC과 UrQMD를 결합하는 일의 주요 이슈는 freeze-out 시각과 좌표계의 차이가 있습니다. 첫번째의 경우 각각의 지점에서 freeze-out이 일어나는 시각은 다 다른데 반해, UrQMD에서는 그 다른 시각에 생성된 강입자들을 (자유운동을 가정하여) 동일 시각에 존재하는 상황으로 정렬시킨 다음, 입자간 충돌 시뮬레이션을 진행합니다. 두번째의 경우 시공간의 특정 사건을 나타내는데 있어 MUSIC과 UrQMD는 각각 다른 변수들을 사용합니다. 따라서 이 둘 사이를 변환해주는 도구가 필요합니다. 첫번째 이슈의 경우 유체와 강입자간의 상호작용에 대해서도 생각해야 하는 상당히 복잡한 문제이므로, 현재 시점에서는 UrQMD의 방식을 그대로 취하고, 두번째 이슈인 변수변환을 해결하는 데 촛점을 맞추고 프로그램을 작성중에 있습니다.
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Our current task is to combine MUSIC[1,2] and UrQMD[3] to recreate cascade where the hydrodynamics does not work very well, but result hadrons still interact with each other. If the bulk fluid resulting from a heavy ion collision cools down to some critical temperature, the energy density (and so the number density) becomes too low to use the hydrodynamic description. This is why we need to adopt a model (such as UrQMD) keeping track of all particles.
We are familiar with the fact that water is frozen as the temperature becomes lower than zero degree Celsius. Similarly, Quark-Gluon Plasma (QGP) is "frozen" to form hadrons (such as pions, protons and neutrons) when the temperature is lower than some critical temperature. We call this process "freeze-out" and can describe it by specifying when a specific point (of space) is frozen out.
In the numerical computation, we need to discretize the space like what is shown in the figure above.
A number of hadrons emerge from each cell of freeze-out hypersurface.
Two main sorts of problems are (1) the timeline of result hadrons and (2) difference in the coordinate system. Basically, UrQMD moves all result hadrons to the same instance assuming freely moving particles, while every point of space is frozen out at different instance. Secondly, Our MUSIC uses a different system of coordinates (to address a spacetime event) from UrQMD. The first issue is quite difficult in the sense that we need to think about possibility of interaction between fluid and hadrons. At this point, adopting how UrQMD deals with the timeline, we focus on how to convert coordinates safely.
[1] B. Schenke, S. Jeon and C. Gale, Phys. Rev. C 82, 014903 (2010)
[2] B. Schenke, S. Jeon and C. Gale, Phys. Rev. Lett. 106, 042301 (2011)
[3] http://urqmd.org/ ; arXiv:nucl-th/9803035
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