Nonequilibrium Hydrodynamic Approach to Describing the Emission of High-Energy Secondary Particles in Intermediate-Energy Heavy-Ion Collisions

Cover Page

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

With the aim of developing the hydrodynamic approach to describing collisions of intermediate-energy heavy ions, it is proposed to solve simultaneously the equations of hydrodynamics and the kinetic equation. This makes it possible to include the nonequilibrium component in the present analysis and to describe successfully experimental data obtained at Institute for Theoretical and Experimental Physics (ITEP, Moscow) for the double-differential cross sections of the emission of cumulative protons, pions, and photons in collisions carbon nuclei with a beryllium target in the energy range between 2.0 and 3.2 GeV per nucleon. The correction for the microcanonical distribution and the contribution of the fragmentation process to the proton yield are taken into account in describing these spectra. The resulting description of these experimental data turns out to be better than the descriptions based on cascade models and models of quantum molecular dynamics. A comparison with other reactions and approaches is performed. It turns out that effects of short-range correlations are included in the proposed approach, since it provides a successful description of experimental hard-photon spectra, which are described within molecular dynamics only upon adding a high-momentum component.

About the authors

A. T. D’yachenko

St. Petersburg State Transport University; Konstantinov Petersburg Nuclear Physics Institute, National Research Centre “Kurchatov Institute”

Email: dyachenko_a@mail.ru
Russia, 190031, St. Petersburg; Russia, 188300, Gatchina

I. A. Mitropolsky

Konstantinov Petersburg Nuclear Physics Institute, National Research Centre “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: dyachenko_a@mail.ru
Russia, 188300, Gatchina

References

  1. L. D. Landau, Izv. Akad. Nauk Ser. Fiz. 17, 51 (1953) [Collected Papers of L. D. Landau, Ed. by D. Ter Haar (Pergamon Press, Oxford, 1965), Paper no. 74].
  2. H. Stöcker and W. Greiner, Phys. Rept. 137, 277 (1986).
  3. А. С. Хворостухин, В. Д. Тонеев, ЯФ 80, 161 (2017) [Phys. At. Nucl. 80, 285 (2017)].
  4. A. С. Хворостухин, В. Д Тонеев, Письма в ЭЧАЯ 14, 22 (2017) [Phys. Part. Nucl. Lett. 14, 9 (2017)].
  5. A. S. Khvorostukhin, E. E. Kolomeitsev, and V. D. Toneev, Eur. Phys. J. A 57, 294 (2021); arXiv: 2104.14197v1 [nucl-th].
  6. H. Petersen, J. Steinheimer, G. Burau, M. Bleicher, and H. Stöcker, Phys. Rev C 78, 044901 (2008).
  7. A. V. Merdeev, L. M. Satarov, and I. N. Mishustin, Phys. Rev. С 84, 014907 (2011).
  8. И. Н. Мишустин, В. Н. Русских, Л. М. Сатаров, ЯФ 54, 429 (1991) [Sov. J. Nucl. Phys. 54, 260 (1991)].
  9. Yu. B. Ivanov, V. N. Russkikh, and V. D. Toneev, Phys. Rev. C 73, 044904 (2006).
  10. A. M. Балдин, С. Б. Герасимов, Н. Гиордэнеску, В. Н. Зубарев, Л. К. Иванова, А. Д. Кириллов, В. А. Кузнецов, Н. С. Мороз, В. Б. Родоманов, В. Н. Рамжин, В. С. Ставинский, М. И. Яцута, ЯФ 18, 79 (1973) [Sov. J. Nucl. Phys. 18, 41 (1974)].
  11. Ю. Д. Баюков, Л. С. Воробьев, Г. А. Лексин, В. Л. Стопин, В. Б. Федоров, В. Д. Хованский, ЯФ 18, 1246 (1973) [Sov. J. Nucl. Phys. 18, 639 (1974)].
  12. А. В. Ефремов, А. Б. Кайдалов, В. Т. Ким, Г. И. Лыкасов, Н. В. Славин, ЯФ 47, 1364 (1988) [Sov. J. Nucl. Phys. 47, 868 (1988)].
  13. L. L. Frankfurt and M. I. Strikman, Phys. Rept. 76, 215 (1981).
  14. M. A. Braun and V. V. Vechernin, J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 19, 517 (1993).
  15. V. D. Toneev and K. K. Gudima, Nucl. Phys. A 400, 173 (1983).
  16. А. Т. Дьяченко, И. А. Митропольский, ЯФ 83, 317 (2020) [Phys. At. Nucl. 83, 558 (2020)].
  17. A. T. D’yachenko and I. A. Mitropolsky, Phys. Part. Nucl. 53, 505 (2022).
  18. A. T. D’yachenko and I. A. Mitropolsky, EPJ Web Conf. 204, 03018 (2019).
  19. A. T. D’yachenko and I. A. Mitropolsky, Phys. At. Nucl. 82, 1641 (2019).
  20. A. T. D’yachenko, K. A. Gridnev, and W. Greiner, J. Phys. G 40, 085101 (2013).
  21. А. Т. Дьяченко, ЯФ 57, 2006 (1994) [Phys. At. Nucl. 57, 1930 (1994)].
  22. P. Bonche, S. Koonin, and J. W. Negele, Phys. Rev. C 13, 1226 (1976).
  23. W. Scheid, H. Müller, and W. Greiner, Phys. Rev. Lett. 32, 741 (1974).
  24. Б. М. Абрамов, П. Н. Алексеев, Ю. А. Бородин, С. А. Булычев, И. А. Духовской, А. П. Крутенкова, В. В. Куликов, М. А. Мартемьянов, М. А. Мацук, С. Г. Машник, Е. Н. Турдакина, А. И. Ханов, ЯФ 78, 403 (2015) [Phys. At. Nucl. 78, 373 (2015)].
  25. Б. М. Абрамов, М. Базнат, Ю. А. Бородин, С. А. Булычев, И. А. Духовской, А. П. Крутенкова, В. В. Куликов, М. А. Мартемьянов, М. А. Мацук, Е. Н. Турдакина, ЯФ 84, 331 (2021) [Phys. At. Nucl. 84, 467 (2021)].
  26. И. Г. Алексеев, А. А. Голубев, В. С. Горячев, Г. Б. Дзубенко, А. Г. Долголенко, Н. М. Жигарева, С. М. Киселев, К. Р. Михайлов, Е. А. Морозова, П. А. Полозов, М. С. Прокудин, Д. В. Романов, Д. Н. Свирида, А. В. Ставинский, В. Л. Столин, Г. В. Шарков, ЯФ 78, 995 (2015) [Phys. At. Nucl. 78, 936 (2015)].
  27. A. S. Goldhaber, Phys. Lett. B 53, 306 (1974).
  28. H. Feshbah and K. Huang, Phys. Lett. B 47, 300 (1973).
  29. H. Schuldes and M. Lorenz (for the HADES Collab.), J. Phys.: Conf. Ser. 599, 012028 (2015).
  30. W. Cassing and E. L. Bratkovskaya, Phys. Rept. 308, 65 (1999).
  31. Wen-Mei Guo, Bao-An. Li, and Gao-Chan Yong, Phys. Rev C 104, 034603 (2021); arXiv: 2106.08242 [nucl-th].
  32. Y. Kanakubo, Y. Tachibana, and T. Hirano, Phys. Rev. C 105, 024905 (2022); arXiv: 2108.07943 [nucl-th].
  33. Д. И. Блохинцев, ЖЭТФ 33, 1295 (1957) [Sov. Phys. JETP 6, 995 (1958)].
  34. A. B. Larionov, W. Cassing, M. Effenberger, and U. Mosel, Eur. Phys. J. A 7, 507 (2000).
  35. C. Hartnack, L. Zhuxia, L. Neise, G. Peilert, A. Rosenhauer, H. Sorge, J. Aichelin, H. Stöcker, and W. Greiner, Nucl. Phys. A 495, 303 (1989).
  36. H. W. Barz and L. Naumann, Phys. Rev. C 68, 041901 (2003).
  37. E. E. Kolomeitsev, C. Hartnack, H. W. Barz, M. Bleicher, E. Bratkovskaya, W. Cassing, L. W. Chen, P. Danielewicz, C. Fuchs, T. Gaitanos, C. M. Ko, A. Larionov, M. Reiter, Gy Wolf, and J. Aihelin, J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 31, 741 (2005); arXiv: 2202.06672v1 [nucl-th].
  38. J. Weil, V. Steinberg, J. Staudenmaier, L. G. Pang, D. Oliinychenko, J. Mohs, M. Kretz, T. Kehrenberg, A. Goldschmidt, B. Bäuchle, J. Auvinen, M. Attems, and H. Petersen, Phys. Rev. C 94, 054905 (2016).
  39. A. V. Dementev and N. M. Sobolevsky, Nucl. Tracks Radiat. Meas. 30, 553 (1999).
  40. S. G. Mashnik, K. K. Gudima, R. E. Prael, A. J. Sierk, M. I. Baznat, and N. V. Mokhov, LA-UR-08-2931 (Los Alamos, 2008); arXiv: 0805.0751[nucl-th]; S. G. Mashnik, J. S. Bull, H. G. Hughes, R. E. Prael, and A. J. Sierk, Eur. Phys. J. Plus 126, 49 (2011).
  41. T. Koi, D. H. Wright, G. Folger, V. Ivanchenko, M. Kossov, N. Starkov, A. Heikkinen, and H. P. Wel- lisch, AIP Conf. Proc. 896, 21 (2007).
  42. В. И. Гольданский, Ю. П. Никитин, И. Л. Розенталь, Кинематические методы в физике высоких энергий (Наука, Москва, 1987) [Kinematic Methods in High-Energy Physics (Nauka, Moscow, 1987; Routledge, 1989)].
  43. А. T. D’yachenko and V. N. Baryshnikov, in Proceedings of Baldin ISHEPP XIX, v. 2, Dubna, 2008, Ed. by A. N. Sissakian et al. (JINR, Dubna, 2008), p. 23.
  44. J. Stevenson, K. B. Beard, W. Benenson, J. Clayton, E. Kashy, A. Lampis, D. J. Morrissey, M. Samuel, R. J. Smith, C. L. Tam, and J. S. Winfield, Phys. Rev. Lett. 57, 555 (1986).
  45. М. А. Браун, В. В. Вечернин, ЯФ 43, 1579 (1986) [Sov. J. Nucl. Phys. 43, 1016 (1986)].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Pleiades Publishing, Ltd.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».