Vielteilchen-QCD-Phänomene bei hochenergetischen Protonen- und Kernkollisionen

• Antragsteller: Dr. Aleksas Mazeliauskas
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 496831614

Die Entstehung makroskopischer Materieeigenschaften über Distanzen, die viel kleiner als ein einzelnes Atom sind, ist eine faszinierende Manifestation starker Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen bei hochenergetischen Kernkollisionen. Die Beobachtung des kollektiven Teilchenverhaltens bei Kollisionen schwerer Ionen (Gold oder Blei) am Relativistic Heavy Ion Collider am BNL und am Large Hadron Collider am CERN ist ein starker Beweis dafür, dass eine neue exotische Materiephase namens Quark-Gluon-Plasma in diesen relativ großen Kollisionssystemen entsteht. Die auffallende Entdeckung der gleichen kollektiven Phänomene in viel kleineren Systemen wie z.B. Proton-Proton- und Proton-Blei-Kollisionen am LHC hat jedoch die Erwartungen der Physik durcheinander gebracht. Die jüngste Empfehlung der Community für die European Strategy for Particle Physics betonte, dass das physikalische Hauptziel zukünftiger Experimente mit Schwerionen- und Protonenstrahlen am LHC ein detailliertes, experimentell getestetes dynamisches Verständnis der Entwicklung von Außergleichgewichts- und Gleichgewichtseigenschaften ist.Das Hauptziel dieses Projekts ist es, die physikalischen Ursprünge des kollektiven Verhaltens bei allen hadronischen Kollisionen aufzudecken und ihre Abhängigkeit von der Größe des Kollisionssystems zu erklären.A) Als Kernstück des Projekts werde ich meine Expertise zur QCD-Thermalisierung und insbesondere zur effektiven kinetischen QCD-Theorie nutzen, um ein umfassendes Modell von emergenten Phänomenen in kleinen Systemen zu erstellen. Meine Gruppe wird dann den reichen Satz kinematischer (integrierter und Impulsdifferentialer), chemischer und elektromagnetischer Signale kollektiver Phänomene modellieren und vorhersagen, die am LHC in Kollisionssystemen unterschiedlicher Größe beobachtet wurden.B) Parallel dazu werde ich perturbative QCD-Rechnungen von Hochimpulsübertragungsprozessen bei Kernkollisionen durchführen, um empfindliche Tests für noch unentdeckte materieinduzierte Phänomene in kleinen Systemen zu entwickeln. Als Ergebnis dieser Aktivitäten wird meine Gruppe ein detailliertes theoretisches Bild der mikroskopischen QCD-Äquilibrierung bei Protonen- und Kernkollisionen erstellen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen