Advanced

Blast-Wave Model Studies in Pb-Pb Collisions at LHC

Bågenholm, Isabell LU (2016) FYSK01 20161
Particle Physics
Department of Physics
Abstract
In high-energy heavy-ion collisions, a state of matter called quark-gluon plasma (QGP) can be created. The production of particles from the QGP can be described by different models, one of these is the blast-wave model. The blast-wave model describes the production of particles from the QGP, not from jets. The model was fitted to the existing transverse momentum spectra (pT) for pions, kaons and protons from lead-lead collisions. For low pT, the model followed the observed spectra, but not for high pT. In this work, the jet part of the spectra was subtracted to attempt to make the model describe the spectra better for high pT, and in that way understand the real limit of the model better. When the jet part of the spectra was subtracted,... (More)
In high-energy heavy-ion collisions, a state of matter called quark-gluon plasma (QGP) can be created. The production of particles from the QGP can be described by different models, one of these is the blast-wave model. The blast-wave model describes the production of particles from the QGP, not from jets. The model was fitted to the existing transverse momentum spectra (pT) for pions, kaons and protons from lead-lead collisions. For low pT, the model followed the observed spectra, but not for high pT. In this work, the jet part of the spectra was subtracted to attempt to make the model describe the spectra better for high pT, and in that way understand the real limit of the model better. When the jet part of the spectra was subtracted, the model did indeed follow the spectra for higher pT. This indicates that there is not some new physics that describes the intermediate part, but that it can be described by the blast-wave model. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
De första mikrosekunderna efter Big Bang (den stora smällen) tros det ha bildats något som kallas kvark-gluonplasma. Kvark-gluonplasma består av kvarkar och gluoner, som är så kallade elementärpartiklar. Elementärpartiklar är de minsta kända beståndsdelarna. Kvarkarna bygger upp större partiklar som kallas hadroner, exempel på hadroner är protonen och neutronen som atomkärnan består av. Det som håller ihop kvarkarna i hadroner är den starka kärnkraften. Den starka kärnkraften förmedlas av gluonerna, det går att se det som att gluonerna limmar ihop kvarkarna till hadroner (tänk på likheten mellan gluon och engelska ordet för lim, glue). Kvarkar och gluoner har något som kallas för färgladdning. Färgladdning kan liknas vid elektrisk... (More)
De första mikrosekunderna efter Big Bang (den stora smällen) tros det ha bildats något som kallas kvark-gluonplasma. Kvark-gluonplasma består av kvarkar och gluoner, som är så kallade elementärpartiklar. Elementärpartiklar är de minsta kända beståndsdelarna. Kvarkarna bygger upp större partiklar som kallas hadroner, exempel på hadroner är protonen och neutronen som atomkärnan består av. Det som håller ihop kvarkarna i hadroner är den starka kärnkraften. Den starka kärnkraften förmedlas av gluonerna, det går att se det som att gluonerna limmar ihop kvarkarna till hadroner (tänk på likheten mellan gluon och engelska ordet för lim, glue). Kvarkar och gluoner har något som kallas för färgladdning. Färgladdning kan liknas vid elektrisk laddning, bara att istället för att ha ett läge (plus/minus) som elektrisk laddning, har färgladdning tre lägen: röd/antiröd, grön/antigrön och blå/antiblå. Det är på grund av att kvarkar har färgladdning som gluonerna binder ihop dem till hadroner. Det faktum att gluonerna också har färgladdning ger upphov till vissa speciella egenskaper hos den starka kärnkraften. Dessa speciella egenskaper kallas för confinement och asymptotisk frihet. Confinement innebär att desto längre ifrån varandra kvarkarna och gluonerna kommer varandra desto starkare bundna är de till varandra. Detta leder till att kvarkar och gluoner aldrig kan existera som fria partiklar, de måste alltså alltid vara bundna i hadroner. Asymptotiskt frihet innebär att om kvarkarna och gluonerna istället kommer mycket nära varandra kommer kraften mellan dem att bli svagare och de kan de bete sig som fria partiklar inom hadronen.

Det är det senare som händer i kvark-gluonplasma, alltså att kvarkarna och gluonerna kommer så nära varandra att de kan börja bete sig som fria partiklar. Blir densiteten eller temperaturen tillräckligt hög kan inte kvarkarna och gluonerna längre urskilja vilka som är deras “kompispartiklar” och börja bete som fria partiklar inom ett område som är mycket större än en hadron. Det är detta medium där kvarkarna och gluonerna kan bete sig som fria partiklar som kallas för kvark-gluonplasma, när flera hadroner trycks ihop och får mycket hög densitet eller temperatur. Genom att studera kvark-gluonplasma är det därför möjligt att studera kvarkar och gluoner som fria partiklar. Det är intressant att studera kvarkar och gluoner som fria partiklar eftersom det på så vis går att lära sig mer om den starka kärnkraften.

Kvark-gluonplasma kan skapas genom att kollidera tunga joner i högenergikollisioner. Denna typ av kollisioner kan man utföra med stora partikelacceleratorer, så som the Large Hadron Collider (LHC) som finns på det internationella centret for nukleär forskning, CERN, i Genève, Schweiz.

Det finns flera olika modeller för att beskriva hur kvark-gluonplasma bildas i jon-kollisioner, en av dessa modeller är blast-wave modellen. Blast-wave modellen beskriver produktionen av partiklarna som bildas från kvark-gluonplasman när den svalnar. Genom att anpassa blast-wave modellen till data från jon-kollisioner går det att lära sig mer om kvark-gluonplasmans egenskaper. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Bågenholm, Isabell LU
supervisor
organization
course
FYSK01 20161
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
language
English
id
8894542
date added to LUP
2016-11-03 16:31:54
date last changed
2016-11-03 16:31:54
@misc{8894542,
  abstract     = {In high-energy heavy-ion collisions, a state of matter called quark-gluon plasma (QGP) can be created. The production of particles from the QGP can be described by different models, one of these is the blast-wave model. The blast-wave model describes the production of particles from the QGP, not from jets. The model was fitted to the existing transverse momentum spectra (pT) for pions, kaons and protons from lead-lead collisions. For low pT, the model followed the observed spectra, but not for high pT. In this work, the jet part of the spectra was subtracted to attempt to make the model describe the spectra better for high pT, and in that way understand the real limit of the model better. When the jet part of the spectra was subtracted, the model did indeed follow the spectra for higher pT. This indicates that there is not some new physics that describes the intermediate part, but that it can be described by the blast-wave model.},
  author       = {Bågenholm, Isabell},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Blast-Wave Model Studies in Pb-Pb Collisions at LHC},
  year         = {2016},
}