Konstruktion eines ab-initio Monte Carlo Modells für Schwerionenkollisionen

• Antragstellerin: Dr. Korinna Zapp
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 212080039

Das Ziel des vorliegenden Projektes ist die Erstellung eines Simulationsprogramms zur vollständigen Beschreibung höchstenergetischer Kollisionen von Atomkernen, wie sie zur Zeit am Large Hadron Collider am CERN untersucht werden. Die Simulation soll, soweit möglich, auf ersten Prinzipien aufgebaut werden. Das Programm soll den bereits vorhandenen und validierten Ereignisgenerator Sherpa substantiell erweitern, der schon jetzt erfolgreich zur Simulation von Proton-Proton Stößen am LHC genutzt wird. Um den Übergang von einzelnen Elementarteilchen, die der Beschreibung der Proton-Proton Kollisionen zugrunde liegt, zu kollektiven Phänomenen in Kernstößen zu beschreiben, muss eine Poincare-invariante Formulierung der Reaktionskinematik gefunden werden. Dies ist notwendig, da eine korrekte Implementierung von Poincare-Invarianz die Anwendung sowohl von störungstheoretischen Methoden - Feynmandiagrammen - zur Auswertung der Quantenchromodynamik bei hohen Skalen als auch von thermodynamischen Ideen zur Beschreibung des so entstehenden heißen und dichten, stark wechselwirkenden Mediums auf der selben kinematischen Grundlage erlaubt. Mit diesem Projekt soll gezeigt werden, dass wichtige Charakteristika von relativistischen Kern-Kern-Reaktionen durch störungtheoretische Methoden erklärt werden können. Um ein umfassenderes Bild zu erhalten, können zu einem späteren Zeitpunkt die störungtheoretischen Wechselwirkungen durch belastbare und testbare Modelle zur Beschreibung weicher QCD Wechselwirkungen vervollständigt werden. Die Entwicklung eines solchen Modells hätte weitreichende Anwendungen, zum Beispiel bei der Beschreibung energetischer kosmischer Strahlung. Darüber hinaus und wichtiger wäre durch ein solches Simulationsprogramm die Emergenz von kollektivem Verhalten aus mikroskopischen Freiheitsgraden erstmalig quantitativ zugänglich und experimentell testbar.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Valentin Khoze