11. Relativistische Schwerionenkollisionen

Wir diskutieren Schwerionenkollisionen bei relativistischen Energien, wie sie am Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) des Brookhaven Laboratoriums und am Large Hadron Collider (LHC) des CERN in Genf bei Au-Au und Pb-Pb Kollisionen erreicht werden. Dort sind die Gleichungen der relativistischen Quantenmechanik nur von begrenztem Nutzen, da die in ihnen enthaltene Phaseninformation in den Vielteilchensystemen bei hohen Temperaturen im MeV-Bereich weitgehend verlorengeht. Sie werden deshalb wesentlich durch Transportgleichungen für Wahrscheinlichkeitsverteilungen ersetzt, die hier in stark vereinfachter Form vorgestellt werden. Bei der schnellen Thermalisierung des Systems aus Quarks und Gluonen sind dies nichtlineare Diffusionsgleichungen, die für schematische Anfangsbedingungen analytisch lösbar sind und beschreiben, wie die rasche zeitliche Entwicklung hin zu Bose-Einstein-Verteilungen der Gluonen und Fermi-Dirac-Verteilungen für Quarks in der kurzen \((t < 1 fm/c)\) Anfangsphase der Kollision abläuft. Das Stopping der Kollisionspartner und die Erzeugung von geladenen Teilchen - bei der höchsten LHC Energie können das in zentralen Kollisionen mehr als 20 000 geladene Hadronen sein - lässt sich dann durch lineare Transportgleichungen vom Fokker-Planck-Typ beschreiben, wie der Vergleich mit Daten vom LHC zeigt. Es werden insbesondere transverse Impulsverteilungen und Rapiditätsverteilungen erzeugter geladener Hadronen mit Messergebnissen für symmetrische und asymmetrische Systeme verglichen.