Transport properties of strongly interacting quantum field theories
Final Report Abstract
Im Rahmen des Projektes wurden verschiedene Ansätze verfolgt um das theoretische und phänomenologische Verständnis quantenfeldtheoretischer Systeme mit starker Wechselwirkung zu verbessern. Auf theoretischer Seite wurde eine neue, nicht-störungstheoretische Methode entwickelt, mit der sich dynamische Eigenschaften wie beispielsweise Viskositäten oder Leitfähigkeiten in der Nähe des thermodynamischen Gleichgewichtszustandes berechnen lassen. Dazu wurde der Formalismus der funktionalen Renormierungsgruppe, welcher in der Vergangenheit bereits erfolgreich zur Berechnung von statischen Eigenschaften eingesetzt wurde, erweitert, indem Flussgleichungen für Korrelationsfunktionen analytisch fortgesetzt wurden. Der so entwickelte Formalismus hat viele potentielle Anwendungen, nicht nur im Bereich der Hochenergie- und Kernphysik sondern auch in der Physik der kondensierten Materie. Auf phänomenologischer Seite wurden Konsequenzen der starken Wechselwirkung insbesondere für das hydrodynamische Verhalten studiert. So konnte gezeigt werden, dass Fluktuationen in hydrodynamischen Variablen wie Energiedichte und Fluidgeschwindigkeit in relativistischen Schwerionenkollisionen unter bestimmten Voraussetzungen zu zweidimensionalem, turbulentem Verhalten führen können. Es wurde zudem ein Formalismus erarbeitet mit dem die Propagation kleiner Abweichungen von glatten, gemittelten Anfangsbedingung berechnet werden kann, und zwar für den experimentell interessanten Fall in dem die Hintergrundlösung, die sich aus den mittleren Anfangsbedingungen ergibt, ein realistisches, expandierendes Verhalten aufweist. Zukünftige Anwendungen dieses Formalismus sollten zu einem deutlich verbesserten, quantitativen Verständnis von relativistischen Schwerionen-Kollisionen und der dabei erzeugten, hoch-energetischen Materie beitragen.
Publications
- Fluctuations around Bjorken Flow and the onset of turbulent phenomena, Journal of High Energy Physics 1111, 100 (2011)
S. Floerchinger, U. A. Wiedemann
- Analytic Continuation of Functional Renormalization Group Equations, Journal of High Energy Physics 1205, 021 (2012)
S. Floerchinger
- Chemical freeze-out in heavy ion collisions at large baryon densities, Nuclear Physics A 890-891, 11 (2012)
S. Floerchinger, C. Wetterich
(See online at https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2012.07.009) - Mode-by-mode fluid dynamics for relativistic heavy ion collisions, e-Print
S. Floerchinger, U. A. Wiedemann
