Thermalisation dans les collisions d’ions lourds ultrarelativistes

par Clément Gombeaud

Thèse de doctorat en Physique théorique

Sous la direction de Jean-Yves Ollitrault.

Soutenue en 2010

à Paris 6 .

mots clés

• Collisions d’ions lourds
• Equation de Boltzmann relativiste
• Simulation Monte-Carlo
• Effets collectifs
• Dissipation (viscosité)
• Hanbury-Brown et Twiss interférométrie
• Fluctuations

Résumé

Lors des collisions d'ions lourds au Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) de Brookhaven, les partons composant tous les nucléons mis en jeu interagissent. L'étude de ces interactions est un domaine important de la physique des particules. Jusqu'à présent, on utilisait le plus souvent le modèle hydrodynamique des fluides parfaits (non visqueux) pour rendre compte de l'évolution du système créé dans les collisions. Mais ce modèle est incapable de reproduire l'ensemble des observations expérimentales. Afin de mieux comprendre l'évolution du système créé dans une collision d'ions lourds, j'ai réalisé une résolution numérique de l'équation de Boltzmann à (2+1)dimensions afin de simuler la dynamique d'un gaz de particules relativistes. Nous avons ainsi pu montrer que l'introduction de déviations à l'état d'équilibre thermique local permet de comprendre certaines des mesures expérimentales que les calculs d'hydrodynamique idéale ne sont pas à même d'expliquer. L'étude de la dépendance en centralité du flot elliptique nous a permis d'évaluer le degré de thermalisation de (le nombre de Knudsen correspondant à) la matière créée dans les collisions centrales, Au-Au à sqrt s=200~GeV, au RHIC. Nous avons alors pu montrer que la prise en compte des effets de thermalisation partielle permettait d'expliquer le ``HBT Puzzle''. Néanmoins, la thermalisation partielle n'est pas, à elle seule, capable de faire s'accorder prédictions théoriques et données expérimentales. D'autres effets physiques semblent avoir été sous-estimés comme les fluctuations dans les conditions initiales dont on a montré qu'elles étaient un ingrédient clef dans l'étude du rapport {4}/(v_{2})^2.

Titre traduit

Thermalization in ultrarelativistic heavy ion collisions

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