Thermalisation dynamique dans les collisions d’ions lourds

Dynamical thermalization in heavy-ion collisions

• Auteur / Autrice : Mahbobeh Jafarpour
• Direction : Klaus Werner
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 03/06/2022
• Etablissement(s) : Nantes Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Elena Bratkovskaya
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marlene Nahrgang
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Hanna Paulina Zbroszczyk, Taesoo Song

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasma quark-gluon

Interactions d'ions lourds

Mots clés libres

Epos

Phsd

Résumé

Les collisions d'ions lourds ultra-relativistes au Collisionneur d'Ions Lourds Relativistes (RHIC) et au Grand Collisionneur de Hadrons (LHC) créent une forme de matière chaude et ultra-dense de quarks et gluons déconfinés, appelée Plasma de Quarks et de Gluons (PQG). Différents modèles, tels que EPOS et PHSD, permettent d'étudier l'évolution spatio-temporelle de ces collisions. La dynamique de ces collisions étant très sophistiquée, différentes étapes doivent être considérées. La première correspond aux interactions primaires, qui définit en grande partie la distribution de matière dans l'espace des phases. La deuxième étape est appelée phase partonique, durant laquelle le système évolue jusqu'à être assez dilué pour hadroniser. L'approche EPOSi+PHSDe est introduite dans cette thèse, dans laquelle la distribution initiale de matière (partons/hadrons) est déterminée grâce à EPOS, étape désignée par EPOSi. Puis, PHSD est employé pour simuler l'évolution de la matière par une approche hors-équilibre, ce à quoi réfère PHSDe. Le couplage non-trivial de ces deux approches est discuté en détail dans ce manuscrit. En comparant les trois modèles EPOS, EPOSi+PHSDe et PHSD, des résultats intéressants ont déjà été obtenus concernant les évolutions spatio-temporelles qu'ils utilisent respectivement. Nous présentons l'étude d'observables de la ''matière brute'' (spectres pT / mT, distributions en y / η, v2/3/4), ainsi que des sondes électromagnétiques, pour des collisions Au-Au à 200 GeV/A. La comparaison des résultats obtenus pour ces observables clés, entre les trois modèles, reflète notamment des comportements considérablement différents en terme d'expansion radiale, en particulier pour l'expansion asymmétrique.

Ultrarelativistic heavy-ion collisions at the Relativistic Heavy-Ion Collider (RHIC) and the Large Hadron Collider (LHC) provide a hot and ultra-dense form of matter composed of deconfined quarks and gluons, named Quark-Gluon Plasma (QGP). Different models like EPOS and PHSD allow to study the space-time evolution of such heavy-ion collisions. Their dynamics is complicated; hence, various stages should be considered. The first is the primary scattering which defines to a large extent the matter distribution in the phase-space. The second stage concerns the evolution of the partonic system until the system is sufficiently dilute to hadronize. The EPOSi+PHSDe approach is introduced in this thesis, in which the EPOS model is used to determine the initial distribution of matter (partons/hadrons). This part is referred to as EPOSi. Then PHSD is employed to simulate the evolution of the matter in a non-equilibrium transport approach, referred to as PHSDe. The coupling of the two approaches is non-trivial and not straight-forward, and is discussed in detail in this manuscript. Comparing the three models, EPOS, EPOSi+PHSDe, and PHSD, interesting results find concerning their respective space-time evolutions. The results demonstrate considerably different behavior in terms of radial expansion, especially asymmetric expansion, indicating that these three models will provide different results concerning key observables. To confirm this, we study the ''bulk matter observables'' ( pT/mT spectra, y/ƞ distribution, v2/3/4) for Au-Au collisions at 200 GeV/A. We also investigate the Electromagnetic probes compared to the PHSD approach.