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量子色动力学(QCD)是描述强相作用的非阿贝尔规范场论,它预言在高温高密度等极端条件下会发生从普通的强子相到夸克退禁闭相的转变,这种新的物质形态被称为夸克-胶子等离子体(QGP)。在美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)上可以实现这种新的物质形态。实验上和理论上结果的比较表明,理想流体动力学模型可以描述这种物质的集体运动。最近人们非常关心这种物质的粘滞性有多少,以及它会对源的演化以及末态观测量有什么影响。
本文首先回顾了一下粘滞性流体动力学的方程及其分类,并且介绍了本文在考虑粘滞性对末态观测量影响时,所运用的求解二阶粘滞性流体动力学-Israel-Stewart理论的算法。然后利用这种算法,考虑了在√SNN=200GeV能量下金核和金核(Au+Au)对心碰撞中,1+1维Israel-Stewart理论里集体粘滞性对源的演化以及对末态观测量的影响。结果发现集体粘滞性会减缓源的演化、使单粒子谱变陡,并且HBT半径之比Rout/Rside随横动量的变化变陡,集体粘滞性对应的弛豫时间T∏越小,影响越明显。但是这些影响都不大,并不能使HBT的结果更好地符合实验数据。
接着我们考虑当集体粘滞系数与熵密度的比值ζ/s非常大时的情况,它会不会对人们解释HBT之谜有帮助。发现当集体粘滞性对应的弛豫时间T∏比较小时,背景集体粘滞压强和平衡压强的比值∏/p绝对值比较大,即系统偏离平衡非常远。而且此时系统可能发生类似于一阶粘滞性流体动力学理论中发生的源碎裂现象,从而为人们解释HBT之谜提供了一种可能的途径。而剪切粘滞性会减弱集体粘滞性的这种行为,因此只有当剪切粘滞系数与熵密度的比值η/s也比较小时,上述现象才可能发生。
最后本文计算了在2+1维Israel-Stewart理论中,集体粘滞性对源的演化以及末态观测量的影响。同样发现集体粘滞性会减缓源的演化,使单粒子谱变陡,而且效应也都很小。它也会使椭圆流减少,当ζ/s的峰值比较大时,在pT=2.0GeV处,椭圆流减少了大约5％；在pT=0.5GeV处,椭圆流减少了大约15％。因此人们在利用二阶粘滞性流体动力学模型提取源的粘滞系数时,应该同时考虑剪切粘滞性和集体粘滞性的贡献。