ДВОКОМПОНЕНТНА СТАТИСТИЧНА МОДЕЛЬ ЯДЕРНОГО ФАЄРБОЛУ В СТАДIЇ ОХОЛОДЖЕННЯ (ФРIЗАУТУ)

Заголовок (англійською): 
TWO-COMPONENT STATISTICAL MODEL OF A NUCLEAR FIREBALL IN THE COOLING STAGE (FREEZEOUT)
Автор(и): 
Кривенко-Еметов Я. Д.
Автор(и) (англ): 
Krivenko-Emetov Yaroslav
Ключові слова (укр): 
фаєрбол; фрізаут; рівняння Ван-дер-Ваальса; ефективний ядерний потенціал; Великий канонічний ансамбль; флуктуація тиску; кварк-глюонна плазма; експериментальні дані
Ключові слова (англ): 
fireball; freezeout; van der Waals equation; effective nuclear capability; Grand Canonical Ensemble; pressure fluctuation; quark-gluon plasma; experimental data
Анотація (укр): 
До статистичного інтеграла Великого канонічного ансамблю для випадків однокомпонентного та двокомпонентного газу Ван-дер-Ваальса застосовано метод перевалу. Це дало змогу отримати рівняння стану та поправки до тиску і щільності скінченної статистичної системи. Зазначені вклади з урахуванням реалістичного ефективного потенціалу допомагають враховувати скінченні розміри системи і, як очікується, можуть бути використані зокрема в разі ядерного фаєрболу, що виникає в ядро-ядерних зіткненнях за високих енергій. Поправки, що залежать від розмірів системи, були порівняні з відповідними флуктуаціями. Ці поправки стають несуттєвими на термодинамічній межі, де, згідно зі статистичною фізикою, зникає різниця між спостережуваними термодинамічними величинами, отриманими в різних статистичних ансамблях. Враховуючи сучасні оцінки щодо розмірів мезонів та нуклонів, а також реалістичні оцінки для потенціалів їх ефективних взаємодій, отримано формули для тиску з прозорим нерелятивістським обмеженням. Очікується, що вони можуть бути використані для аналізу експериментальних даних щодо кількісних характеристик виходу частинок різних сортів у кінцевому стані від фінальних стадій фрізауту, та визначення критичних параметрів системи в ядро-ядерних зіткненнях за високих енергій.
Анотація (англ): 
The saddle point method is applied to the statistical integral of the Grand Canonical Ensemble for the cases of one-component and two-component van der Waals gas. This made it possible to obtain the state equation and corrections to the pressure and density of the final statistical system. These contributions, taking into account the realistic effective potential, make it possible to take into account the finite dimensions of the system and, as expected, can be used, in particular, in the case of a nuclear fireball that occurs in high-energy nucleus-nucleus collisions. The corrections depending on the size of the system were compared with the corresponding fluctuations. These corrections become insignificant at the thermodynamic boundary, where, according to statistical physics, the difference between the observed thermodynamic quantities obtained in different statistical ensembles disappears. Taking into account modern estimates of the sizes of mesons and nucleons, as well as realistic estimates for the potentials of their effective interactions, formulas for pressure with a transparent nonrelativistic constraint are obtained. It is expected that they can be used to analyze experimental data on the quantitative characteristics of the yield of particles of various types in the final state from the final stages of the freezeout and to determine the critical parameters of the system in high-energy nucleus-nucleus collisions.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Управління розвитком складних систем, номер 51, 2022
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Management of development of complex systems, number 51, 2022
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
130-140.pdf
Дата публікації: 
07 Февраль 2023
Номер збірника: 
51
Розділ: 
УПРАВЛІННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИМИ ПРОЦЕСАМИ
Університет автора: 
Національний технічний університет України “КПІ” ім. Ігоря Сікорського, Київ; Інститут ядерних досліджень НАН України, Київ
Литература: 

1.     Stachel J., Heidelberg U. Tests of thermalization in relativistic nucleus nucleus collisions. Nucl. Phys. A, 1996.
Р. 509–522.

2.     Braun-Munzinger P., Stachel J. Dynamics of ultra-relativistic nuclear collisions with heavy beams: An experimental overview. Nucl. Phys. A. 1998. Р. 3–18.

3.     Cleymans J., Satz H. Thermal Hadron Production in High Energy Heavy Ion Collisions. Z. Phys, 1993. С. 135–143.

4.     Cleymans J., Redlich K., Satz H., Suhonen E. The hadronisation of a quark-gluon plasma. Z. Phys, 1993. С. 347–355.

5.     Redlich K., Cleymans J., Satz H., Suhonen E. Hadronisation of quark-gluon plasma. Nuclear Physics A, 1994, 391–394.

6.     Braun-Munzinger P., Stachel J., Wessels J. P., Xu N. Thermal equilibration and expansion in nucleus-nucleus collisions at the AGS. Phys. Lett. B, 1995. Р. 43–48.

7.     Braun-Munzinger P., Stachel J., Wessels J. P., Xu N. Thermal and hadrochemical equilibration in nucleus-nucleus collisions at the SPS. Phys. Lett. B, 1996. Р. 1–6.

8.     Ritchie R. A., Gorenstein M. I., Miller H. G. The excluded volume hadron gas model and pion production at the SPS. Z. Phys, 1997. 75. Р. 535–538.

9.     Yen G. D., Gorenstein M. I., Greiner W., Yang S. N. Excluded volume hadron gas model for particle number ratios in A+A collisions. Phys. Rev, 1997. 56, 2210.

10.  Yen G. D., Gorenstein M. I., at al. Chemical freezeout in relativistic A+A collisions: is it close to the quark-gluon plasma? J. Phys. G. 1998. 24. 1777.

11.  Gorenstein M. I., Kostyuk A. P., Krivenko Ya. D. Van der Waals excluded-volume model of multicomponent hadron gas. J. Phys. G, 1999. 25. P. 75–83.

12.  Krivenko-Emetov Ya. D. Attractive inter-particle force in van der Waals model of multicomponent hadron gas in the grand canonical ensemble. arXiv:1909.08441v1 [hep-ph]. 18 Sep 2019; Krivenko-Emetov Ya. D. Book of abstract of 24th annual scientific conference of Inst. for Nucl. Research. Kyiv, April 10-13 2017. P. 36.

13.  Vovchenko V., Gorenstein M. I. at al. Multicomponent van der Waals equation of state: Applications in nuclear and hadronic physics. Phys. Rev. 2017, 96. DOI: 10.1103/PhysRevC.96.045202

14.  Krivenko-Emetov Ya. D. Book of abstract of 28th annual scientific conference of Inst. for Nucl. Research. Kyiv, Sept. 27 – Oct. 01 2021 P. 27–28.; Коталевич В. В., Кривенко-Еметов Я. Д. Врахування скiнченностi ядерного файерболу у двокомпонентнiй моделi Ван-дер-Ваальса з притяганням мiж нуклонами. Актуальнi питання сучасної фізики. Київ: КПI ВПК ПОЛIТЕХНIКА, 2020. C. 34-36.

15.  Modeling Relativistic Heavy Ion Collisions. URL: https://www.phy.duke.edu/modelingrelativistic-heavy-ion-collisions (дата звернення: 17.01.2017)

16.  Соколюк Д., Кривенко-Еметов Я. Двокомпонентна модель Ван-дер-Ваальсу ядерного файерболу у стадiї охолодження (фрiзауту) Теоретичнi i прикладнi проблеми фiзики, математики та iнформатики: матерiали XX Всеукр. наук.-практ. конф. студентiв, аспiрантiв та молодих вчених, м. Київ, 15 червня 2022 р. Київ: КПI iм. Iгоря Сiкорського, Вид-во: Полiтехнiка, С. 88–93.

17.  Landau L. D., Lifshitz E. M. Statistical Physics. Vol. 5 of Course of Theoretical Physics. 2 ed. Addison Wesley, 1969. 484 p.

18.  Кубо Р. Статистическая механика. Москва: Мир, 1967. 452 с.

19.  Feynman R. P. Statistical Mechanics: a set of lectures. Advanced Book Classics, 2 ed. Perseus Books, Reading, Mass., 1998. 354 p.

20.  Федорченко А. М. Теоретична фiзика. Т. 2. Квантова механіка, термодинаміка і статистична фізика. Київ: Вища школа, 1993. 415 с.

21.  Федорюк М. В. Метод перевала. Москва, 1977. 368 с.

References: 

1.     Stachel, J., Heidelberg, U. (1996). Tests of thermalization in relativistic nucleus nucleus collisions. Nucl. Phys. A., 610, 509–522.

2.     Braun-Munzinger, P., Stachel, J. (1998). Dynamics of ultra-relativistic nuclear collisions with heavy beams: An experimental overview. Nucl. Phys. A., 638, 3–18.

3.     Cleymans, J., Satz, H. (1993). Thermal Hadron Production in High Energy Heavy Ion Collisions. Z. Phys., 57. 135–143.

4.     Cleymans, J., Redlich, K., Satz, H. & Suhonen, E. (1993). The hadronisation of a quark-gluon plasma. Z. Phys., 58, 347–355.

5.     Redlich, K., Cleymans, J., Satz, H., & Suhonen, E. (1994). Hadronisation of quark-gluon plasma. Nuclear Physics A., 391–394.

6.     Braun-Munzinger, P., Stachel, J., Wessels, J.P. & Xu, N. (1995). Thermal equilibration and expansion in nucleus-nucleus collisions at the AGS. Phys. Lett., B, 43–48.

7.     Braun-Munzinger, P., Stachel, J., Wessels, J. P. & Xu, N. (1996). Thermal and hadrochemical equilibration in nucleus-nucleus collisions at the SPS. Phys. Lett., B., 365, 1–6.

8.     Ritchie, R. A., Gorenstein, M. I., Miller, H. G. (1997). The excluded volume hadron gas model and pion production at the SPS. Z. Phys., 75, 535–538.

9.     Yen, G. D., Gorenstein, M. I., Greiner, W., Yang, S. N. (1997). Excluded volume hadron gas model for particle number ratios in A+A collisions. Phys. Rev. C., 56, 2210.

10.  Yen, G. D., Gorenstein, M. I., at al. (1998). Chemical freezeout in relativistic A+A collisions: is it close to the quark-gluon plasma? J. Phys. G., 24, 1777.

11.  Gorenstein, M. I., Kostyuk, A. P., Krivenko, Ya. D. (1999). Van der Waals excluded-volume model of multicomponent hadron gas. J. Phys. G., 25, 75–83.

12.  Krivenko-Emetov, Ya. D. (2019). Attractive inter-particle force in van der Waals model of multicomponent hadron gas in the grand canonical ensemble. arXiv:1909.08441v1 [hep-ph]. 18 Sep 2019; Krivenko-Emetov Ya. D. (2017). Book of abstract of 24th annual scientific conference of Inst. for Nucl. Research. Kyiv, April 10-13 2017, P. 36.

13.  Vovchenko, V., Gorenstein, M. I. at al. (2017). Multicomponent van der Waals equation of state: Applications in nuclear and hadronic physics. Phys. Rev. C., 96, 045202

14.  Krivenko-Emetov, Ya. D. (2021). Book of abstract of 28th annual scientific conference of Inst. for Nucl. Research. Kyiv, Sept. 27 – Oct. 01 2021 P. 27–28; Kotalevych V. V., Krivenko-Emetov Ya. D. (2020). Taking into account the finiteness of the nuclear fireball in the two-component van der Waals model with attraction between nucleons. Topical issues of modern physics. Kyiv : KPI Polytechnic, 34–36. [in Ukrainian].

15.  Modeling Relativistic Heavy Ion Collisions. URL: https://www.phy.duke.edu/modelingrelativistic-heavy-ion-collisions (accessed on 17.01.2017).

16.  Sokolyuk, D., Krivenko-Emetov, Ya. (2022). Two-component van der Waals model of a nuclear fireball in the cooling stage (freezeout). Theoretical and applied problems of physics, mathematics and informatics: materials of XX All-Ukrainian science and practice conf. students, postgraduates and young scientists, Kyiv, June 15, 2022. Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 88–93. [in Ukrainian].

17.  Landau, L. D., Lifshitz, E. M. (1969). Statistical Physics Vol. 5 of Course of Theoretical Physics. 2 ed. Addison Wesley, 484.

18.  Kubo, R. (1967). Statistical mechanics. Moscow: Mir, 452. [in Russian]

19.  Feynman, R. P. (1998). Statistical Mechanics: a set of lectures. Advanced Book Classics, 2 ed. Perseus Books, Reading, Mass, 354.

20.  Fedorchenko, A. M. (1993). Theoretical physics. T. 2. Quantum mechanics, thermodynamics and statistical physics. Kyiv: Vyshcha shkola, 415. [in Ukrainian].

21.  Fedoruk, M. V. (1977). Saddle point method. Moscow, 368. [in Russian].