Helmholtz Research Academy Hesse for FAIR

Reise zum fluessigsten Zustand des Universums

Reise zum fluessigsten Zustand des Universums

Wer schon einmal in den Genuss von Honig kam, hat ein Gefühl dafür, was Viskosität ist – nämlich ein Maß für die „Zähigkeit“ einer Substanz. Je geringer der Wert der Viskosität desto flüssiger verhält sich die Substanz, wenn man sie in Bewegung versetzt. Wirken verschiedene Kräfte auf die Substanz, so kann die Viskosität in der jeweiligen Richtung unterschiedlich groß sein.

In der Hochenergiephysik ist insbesondere die Scherviskosität von hohem Interesse, da sie ein Maß für die „Zähigkeit“ unter Einfluss von Scherkräften ist. Setzt man sie ins Verhältnis zur Entropiedichte, also dem Maß der Unordnung eines Systems, so erhält man Auskunft darüber, ob die Beschreibung der Substanz als ideale Flüssigkeit angemessen ist. Ein Stoff sollte unter Idealbedingungen ein Verhältnis von Scherviskosität zu Entropiedichte (η/s) von Null haben.

Allerdings sieht dies in der Quantenwelt anders aus: die starke Kernkraft begrenzt die untere Grenze dieses Terms auf 1/4 statt 0. Experimente am Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) am Brookhaven National Laboratory (BNL) haben in der Vergangenheit gezeigt, dass Quark-Gluon-Plasmen (QGP) diese niedrigste Viskosität erreichen.

Eine offene Frage blieb lange Zeit, wie sich dieser Wert bei niedrigen Energien verhält, wie sie am Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung (GSI) und zukünftig am Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) untersucht werden. Diesem Energiebereich ist besonderes Interesse gewidmet, da hier der Phasenübergang von „normaler“ Kernmaterie zum Quark Gluon Plasma erwartet wird. Forschern des Instituts für Theoretische Physik der Goethe-Universität Frankfurt ist es nun gelungen, die Scherviskosität aus dynamischen Modellen für Schwerionenkollisionen zu extrahieren. Die hier gefundenen Ergebnisse bilden die Brücke der Hochenergiewelt zur Niedrigenergiewelt bei der GSI und FAIR.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269321002252?via%3Dihub

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