Bazele fizice ale modelelor termodinamice pentru ciocniri nucleare relativiste

Bazele fizice ale modelelor termodinamice pentru ciocniri nucleare relativiste

Modelele termodinamice pentru ciocniri nucleare relativiste au la baza imaginea participanti-spectatori (Fig.III.1). De aceea, geometria ciocnirii, prin parametrul de ciocnire, b, si gradul de simetrie dintre nucleele care se ciocnesc - determinat de raportul in care se afla numerele lor de masa - are un rol important in descrierea dinamicii ciocnirii. Se considera ca, in sistemul centrului de masa, regiunile spectatoare se deplaseaza cu viteze apropiate de viteza nucleului incident, iar imprastierea in viteze a nucleonilor spectatori se poate descrie prin miscarea Fermi a nucleonilor in interiorul nucleului În sistemul laboratorului spectatorii si regiunile spectatoare pot avea doua origini distincte. Astfel, cei cu energii mici si care au unghiuri de emisie diferite isi au originea in nucleul tinta, in timp ce cei cu energii foarte mari, in vecinatatea energiei pe nucleon a nucleului incident, si sunt emisi la unghiuri limitate la unghiuri inainte, isi au originea in nucleul incident. Pentru modelele termodinamice importanti sunt participantii. Trebuie avuta in vedere, insa, necesitatea separarii cinematice dintre cele doua tipuri de regiuni, participanta si spectatoare. De exemplu, daca se considera ca impulsul Fermi pentru nucleonii din nucleu este de 230 MeV/c, nucleonii spectatori care isi au originea in nucleul tinta nu pot avea - in sistemul laboratorului - impulsuri mai mare decat acest impuls Fermi. În plus, nucleonii spectatori din nucleul incident au unghiuri de emisie limitate, care depind de energia pe nucleon a nucleului incident; astfel, la o energie incidenta de 0.8 A Gev fragmentele spectatoare ale nucleului incident nu pot sa apara la unghiuri mai mari de 9⁰. De aceea, in diferite experimente se pot separa participantii de spectatori.

S-a mentionat anterior faptul ca modelele termodinamice folosite pentru descrierea dinamicii ciocnirilor nucleare relativiste sunt modele fenomenologice, ele bazandu-se pe "aspectele termodinamice" continute in datele si rezultatele experimentale. Printre "aspectele termodinamice" continute in rezultatele experimentale se numara lipsa de structura a sectiunilor eficace de producere a unor particule, cum ar fi protonii si deuteronii. Cum in regiunea participanta apar densitati si temperaturi mari pentru timpi scurti, datorita transferului foarte mare de energie - transfer de energie care este mult mai mare decat energia de legatura pe nucleon - se poate presupune ca aici sunt generate marea majoritate a particulelor detectate in starea finala. În cazul celor doua tipuri de particule mentionate lipsa de structura poate aminti de un "gaz" nucleonic fierbinte.

Analiza dinamicii regiunii participante formate prin ciocniri nucleare relativiste se poate face folosind spectrele de energie sau impuls ale unor particule, precum pionii si protonii, la unghiuri de 90⁰, in sistemul centrului de masa. Acest lucru este posibil deoarece la aceste unghiuri contributia regiunii spectatoare/regiunilor spectatoare este minima, conform consideratiilor cinematice anterioare. Pentru a reduce la minim conbtributiile regiunilor spectatoare se pot considera ciocniri de nuclee cu numere de masa aproximativ egale. Se constata ca spectrele pionilor si protonilor - la - nu depind puternic de numerele de masa ale nucleelor care se ciocnesc. Se poate considera ca energia pe nucleon a fasciculului incident este cea care determina, in principal, dinamica ciocnirii.

Spectrele particulelor mentionate pot fi descrise - mai ales in parte de impulsuri/energii mari - prin functii de tip exponential, de forma:

. (III.81)

Daca spectrul pionilor poate fi explicat printr-o forma exponentiala simpla, de panta , pentru explicarea spectrului protonilor, care prezinta un "umar" ("shoulder arm") in partea de energii/impulsuri mici sunt necesare ipoteze suplimentare. Printre ele se numara producerea abundenta de protoni peste limita cinematica de producere a protonilor pentru ciocniri de nucleoni liberi, anume: energii de peste 180 A MeV (aproximatia impulsului extinsa poate conduce la unele limitari in mediul nuclear). De asemenea, luarea in considerare a miscarii Fermi proprii a nucleonilor in nucleu si considerarea ciocnirilor multiple nucleon-nucleon sunt alte cai de explcare a forme spectrelor protonilor.

Distributiile unghiulare si cele de multiplicitate pot contine in ele informatii asupra comportarii termodinamice a materiei nucleare fierbinti si dense create in regiunea participanta. Realizarea unui echilibru termoidinamic global ar impune ca distributia unghiulara a particulelor generate numai din regiunea participanta sa fie izotropa, iar distributia de multiplicitate sa fie descrisa complet de o functie de distributie de tip Poisson.