Osiągniecia BP2 2013-16: Hydrodynamika w plazmie kwarkowo-gluonowej

Jednym z wyróżniających się rezultatów uzyskanych w Zakładzie Fizyki Teoretycznej NCBJ jest wyjaśnienie zakresu stosowalności hydrodynamiki relatywistycznej, a w szczególności roli modów niehydrodynamicznych do opisu procesu dochodzenia silnie sprzężonych układów kwantowych do równowagi [1-5]. Konsekwencją tych badań jest całkiem nowe spojrzenie na hydrodynamikę jako efektywny opis dochodzenia do równowagi w szerokiej klasie teorii podstawowych niezależnie od tego, czy możliwy w ich ramach jest opis kwazicząstkowy [5]. Badania te są ważne ze względu na pojęciowe znaczenie pojawienia się efektywnego opisu hydrodynamicznego dla nierównowagowych stanów w teorii kwantowej, a także ze względu na bezpośrednie zastosowanie hydrodynamiki relatywistycznej do opisu ewolucji plazmy kwarkowo - gluonowej powstającej w zderzeniach ciężkich jąder atomowych w akceleratorach RHIC i LHC. Podstawą tych wyników są zarówno rachunki analityczne jak i symulacje numeryczne zjawisk nierównowagowych w supersymetrycznych teoriach Yanga-Millsa [1]. Obliczenia te prowadzone były w ramach korespondencji AdS/CFT, która pozwala wyliczać wielkości fizyczne w teoriach Yanga-Millsa poprzez rachunki semiklasyczne w wyżej-wymiarowych modelach grawitacyjnych. W tych przypadkach możliwe jest obliczenie widma modów dominujących w procesie dochodzenia do równowagi i powiązanie ich z zachowaniem szeregu hydrodynamicznego w wysokich rzędach [3,4], co zasugerowało metodę badania tego widma także w sytuacjach, gdy nieperturbacyjne obliczenia w teorii podstawowej nie są obecnie możliwe [3]. Ostatnio idee te zostały także zastosowane do modeli sformułowanych w ramach relatywistycznej teorii kinetycznej. Praca [3] na ten temat zostatała wyróżniona przez redakcje prestiżowego Physical Review Letters.

[1] Statistics of thermalization in Bjorken Flow, J. Jankowski, G. Plewa and M. Spaliński, JHEP 1412, 105 (2014).
[2] Coupling hydrodynamics to nonequilibrium degrees of freedom in strongly interacting quark-gluon plasma, M. P. Heller, R. A. Janik, M. Spaliński and P. Witaszczyk, Phys. Rev. Lett. 113, no. 26, 261601 (2014).
[3] Hydrodynamics Beyond the Gradient Expansion: Resurgence and Resummation, M. P. Heller and M. Spaliński, Phys. Rev. Lett. 115, no. 7, 072501 (2015).
[4] Resurgence in extended hydrodynamics, I. Aniceto and M. Spaliński, Phys.Rev. D 93 (2016) .
[5] Small systems and regulator dependence in relativistic hydrodynamics, M. Spaliński, Phys. Rev. D 94, 085002 (2016) .