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We present a theoretical description of nuclear collisions which consists of a three-dimensional fluid-dynamical model, a chemical equilibrium breakup calculation for local light fragment (i.e., p, n, d, t, 3He, and 4He) production, and a final thermal evaporation of these particles. The light fragment cross sections and some properties of the heavy target residues are calculated for the asymmetric system Ne+U at 400 MeV/N. The results of the model calculations are compared with recent experimental data. Several observable signatures of the collective hydrodynamical processes are consistent with the present data. An event-by-event analysis of the flow patterns of the various clusters is proposed which can yield deeper insight into the collision dynamics.
Abrasion-ablation models and the empirical EPAX parametrization of projectile fragmentation are described. Their cross section predictions are compared to recent data of the fragmentation of secondary beams of neutron-rich, unstable 19,20,21O isotopes at beam energies near 600 MeV/nucleon as well as data for stable 17,18O beams.
Mit der vorliegenden Arbeit wurden zu ersten Mal die seit mehreren Jahren vorhergesagten dynamischen Aufbruchsmechanismen - der direkte, der sequentielle und der asynchrone Zerfall - in mehratomigen Molekülen kinematisch vollständig untersucht. Experimentell wurde hierfür ein Kohlenstoffdioxid-(CO2)-Molekül in langsamen Ion-Molekül Stößen dreifach ionisiert, indem die Elektronen des Targets von den langsamen, hochgeladenen Projektilionen (Ar8+-Ionen) eingefangen wurden. Die Untersuchung des Zerfalls des CO2-Ions in die einfach geladenen ionischen Fragmente C+ + O+ + O+ zeigte, dass bei diesem Zerfall das Projektilion vornehmlich einen positiven Ladungszustand von q = 6 und nicht den zunächst erwarteten Ladungszustand q = 5 aufweist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die eingefangenen Elektronen oftmals elektronisch hoch angeregte Zustände im Projektil populieren und demnach im weiteren Verlauf über Autoionisationsprozesse dieses auch wieder verlassen können. Ähnliche Autoionisationsprozesse können auch im Target ablaufen, treten dort jedoch mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit auf, da der Wirkungsquerschnitt für Autoionisationsprozesse im Target um einen Faktor 1,3 kleiner ist als für Autoionisationen im Projektil. Zusätzlich zeigte die Untersuchung der Stoßdynamik, dass der dreifache Elektroneneinfang primär bei einer parallelen Orientierung der Molekülachse zur Projektilstrahlachse auftritt. Eine weitere Abhängigkeit der Stoßdynamik zum Beispiel vom Stoßparameter beziehungsweise vom Streuwinkel konnte nicht beobachtet werden. Durch die koinzidente Messung aller vier Reaktionsteilchen konnte der Kanal Ar8+ + CO2 --> Ar6+ + C+ + O+ + O+ eindeutig bestimmt werden und die Reaktionsdynamik des CO2-Ions nach dem Stoß analysiert werden. Dabei tritt deutlich der direkte Aufbruch hervor, bei welchem die drei einfach geladenen Ionen sich rein aufgrund ihrer Coulombkräfte voneinander abstoßen. Bei einer solchen Coulombexplosion bleibt dem Molekülion kaum Zeit, um eine molekulare Schwingung zu vollführen. Neben diesem schnellen Zerfall konnten aber auch jene Zerfälle beobachtet werden, bei denen das Molekülion zuerst molekular schwingt und dann zu einem späteren Zeitpunkt in die ionischen Fragmente zerfällt. Dieser letztere Zerfallsprozess gehört zu den sogenannten asynchronen Zerfallsmechanismen. Er stellt einen Zwischenprozess zwischen dem reinen 1-Stufen-Prozess wie dem direkten Aufbruch und dem reinen 2-Stufen-Prozess dar. Bei solchen sequentiellen 2-Stufen Prozessen fragmentiert das CO2-Molekül im ersten Schritt in ein O+- und ein CO2+-Ion. Im zweiten Schritt dissoziiert dann das CO2+-Fragment, nachdem es nahezu keine Wirkung der Coulombkräfte des ersten Sauerstoffions mehr spürt, in ein C+- und ein O+-Ion. Durch die Darstellung der Schwerpunktsimpulse der Fragmente in Dalitz- und Newton-Diagrammen ist es mit dieser Arbeit erstmals gelungen diesen sequentiellen Prozess experimentell eindeutig nachzuweisen. In der weiteren Analyse konnte gezeigt werden, dass über die im System deponierte Energie, welche über die kinetische Energie der Fragmente bestimmt wird, die verschiedenen Reaktionsmechanismen direkt kontrolliert werden können. Speziell bei Energien unterhalb von 20 eV wurde gezeigt, dass es keine Potentialflächen gibt, die über einen direkten bzw. simultanen Aufbruch zu dem Endzustand C+ + O+ + O+ führen. Bei mehratomigen Molekülen erweist sich das Treffen detaillierter Aussagen über mögliche Dissoziationskanäle ohne die genaue Kenntnis der Lage der Potentialflächen und den Übergängen zwischen diesen als äußerst schwierig. Selbst bei genauer Kenntnis der Lage und Form der Potentialflächen, ist es aufgrund der hohen Dichten innerhalb der Übergangsbereiche der Potentialflächen nahezu unmöglich, den Verlauf der Dissoziationskanäle zu verfolgen. Mit dieser Arbeit ist es gelungen, die verschiedenen Reaktionskanäle ohne die Existenz von Energiepotentialflächen eindeutig zu identifizieren. Außerdem konnte gezeigt werden, dass die Energie, die während des Stoßes im Molekül deponiert wird, eine Schlüsselgröße darstellt, mit welcher die Fragmentationskanäle direkt kontrolliert werden können.
We study the effects of strict conservation laws and the problem of negative contributions to final momentum distribution during the freeze out through 3-dimensional hypersurfaces with space-like normal. We study some suggested solutions for this problem, and demonstrate it on one example. PACS: 24.10.Nz, 25.75.-q
We calculate ratios of higher-order susceptibilities quantifying fluctuations in the number of net-protons and in the net-electric charge using the Hadron Resonance Gas (HRG) model. We take into account the effect of resonance decays, the kinematic acceptance cuts in rapidity, pseudo-rapidity and transverse momentum used in the experimental analysis, as well as a randomization of the isospin of nucleons in the hadronic phase. By comparing these results to the latest experimental data from the STAR Collaboration, we determine the freeze-out conditions from net-electric charge and net-proton distributions and discuss their consistency.
In continuum and fluid dynamical models, particles, which leave the system and reach the detectors, can be taken into account via freeze-out (FO) or final break-up schemes, where the frozen out particles are formed on a 3-dimensional hypersurface in space-time. Such FO descriptions are important ingredients of evaluations of two-particle correlation data, transverse-, longitudinal-, radial- and cylindrical- flow analyses, transverse momentum and transverse mass spectra and many other observables. The FO on a hypersurface is a discontinuity, where the pre FO equilibrated and interacting matter abruptly changes to non-interacting particles, showing an ideal gas type of behavior.
Freeze-out radii extracted from three-pion cumulants in pp, p–Pb and Pb–Pb collisions at the LHC
(2014)
In high-energy collisions, the spatio-temporal size of the particle production region can be measured using the Bose–Einstein correlations of identical bosons at low relative momentum. The source radii are typically extracted using two-pion correlations, and characterize the system at the last stage of interaction, called kinetic freeze-out. In low-multiplicity collisions, unlike in high-multiplicity collisions, two-pion correlations are substantially altered by background correlations, e.g. mini-jets. Such correlations can be suppressed using three-pion cumulant correlations. We present the first measurements of the size of the system at freeze-out extracted from three-pion cumulant correlations in pp, p–Pb and Pb–Pb collisions at the LHC with ALICE. At similar multiplicity, the invariant radii extracted in p–Pb collisions are found to be 5–15% larger than those in pp, while those in Pb–Pb are 35–55% larger than those in p–Pb. Our measurements disfavor models which incorporate substantially stronger collective expansion in p–Pb as compared to pp collisions at similar multiplicity.