Statistical hadronization of supercooled quark-gluon plasma

The fast simultaneous hadronization and chemical freeze-out of supercooled quark-gluon plasma, created in relativistic heavy ion collisions, can lead to the reheating of the expanding matter and to the change in a collective flow profile. We use the assumption of statistical nature of the hadronization process, and study quantitatively the freeze-out in the framework of hydrodynamical Bjorken model with different simple quark-gluon plasma equations of state.

Covariant description of kinetic freeze-out through a finite spacelike layer

The problem of freeze-out (FO) in relativistic heavy-ion reactions is addressed. We develop and analyze an idealized one-dimensional model of FO in a finite layer, based on the covariant FO probability. The resulting post FO phase-space distributions are discussed for different FO probabilities and layer thicknesses.

Double folding with a density-dependent effective interaction and it s analytical approximation

The real part of the optical potential for heavy ion elastic scattering is obtained by double folding of the nuclear densities with a density-dependent nucleon-nucleon effective interaction which was successful in describing the binding, size, and nucleon separation energies in spherical nuclei. A simple analytical form is found to differ from the resulting potential considerably less than 1% all through the important region. This analytical potential is used so that only few points of the folding need to be computed. With an imaginary part of the Woods-Saxon type, this potential predicts the elastic scattering angular distribution in very good agreement with experimental data, and little renormalization (unity in most cases) is needed.

Cherenkov mesons as in-medium quark energy loss

We recently showed that a heavy quark moving su ciently fast through a quark-gluon plasma may lose energy by Cherenkov-radiating mesons [1]. Here we review our previous holographic calculation of the energy loss in N = 4 Super Yang-Mills and extend it to longitudinal vector mesons and scalar mesons. We also discuss phenomenological implications for heavy-ion collision experiments. Although the Cherenkov energy loss is an O(1=Nc) effect, a ballpark estimate yields a value of dE/dx for Nc = 3 which is comparable to that of other mechanisms.

Cherenkov mesons as in-medium quark energy loss

We recently showed that a heavy quark moving su ciently fast through a quark-gluon plasma may lose energy by Cherenkov-radiating mesons [1]. Here we review our previous holographic calculation of the energy loss in N = 4 Super Yang-Mills and extend it to longitudinal vector mesons and scalar mesons. We also discuss phenomenological implications for heavy-ion collision experiments. Although the Cherenkov energy loss is an O(1=Nc) effect, a ballpark estimate yields a value of dE/dx for Nc = 3 which is comparable to that of other mechanisms.

Cherenkov mesons as in-medium quark energy loss

We recently showed that a heavy quark moving sufficiently fast through a quark-gluon plasma may lose energy by Cherenkov-radiating mesons [1]. Here we review our previous holographic calculation of the energy loss in N=4 Super Yang-Mills and extend it to longitudinal vector mesons and scalar mesons. We also discuss phenomenological implications for heavy-ion collision experiments. Although the Cherenkov energy loss is an O(1/Nc) effect, a ballpark estimate yields a value of dE/dx for Nc=3 which is comparable to that of other mechanisms.

Cherenkov mesons as in-medium quark energy loss

We recently showed that a heavy quark moving sufficiently fast through a quark-gluon plasma may lose energy by Cherenkov-radiating mesons [1]. Here we review our previous holographic calculation of the energy loss in N=4 Super Yang-Mills and extend it to longitudinal vector mesons and scalar mesons. We also discuss phenomenological implications for heavy-ion collision experiments. Although the Cherenkov energy loss is an O(1/Nc) effect, a ballpark estimate yields a value of dE/dx for Nc=3 which is comparable to that of other mechanisms.

A New Mechanism of Quark Energy Loss

We show that a heavy quark moving sufficiently fast through a quark-gluon plasma may lose energy by Cherenkov-radiating mesons. We demonstrate that this takes place in all strongly coupled, large-Nc plasmas with a gravity dual. The energy loss is exactly calculable in these models despite being an O(1/Nc)-effect. We discuss phenomenological implications for heavy-ion collision experiments.

Holographic isotropization linearized

The holographic isotropization of a highly anisotropic, homogeneous, strongly coupled, non-Abelian plasma was simplified in ref. [1] by linearizing Einstein"s equations around the final, equilibrium state. This approximation reproduces the expectation value of the boundary stress tensor with a 20% accuracy. Here we elaborate on these results and extend them to observables that are directly sensitive to the bulk interior, focusing for simplicity on the entropy production on the event horizon. We also consider next-to-leading-order corrections and show that the leading terms alone provide a better description of the isotropization process for the states that are furthest from equilibrium.

Inertization of small-scale chemical wastes using iron phosphate glass

The viability of small-scale heavy-metal waste immobilization into iron phosphate glasses was investigated. Several waste forms containing different amounts of heavy-ion wastes were evaluated (5%, 10%, 15%, 20%, 26%, 33%, 40% and 50% by mass) and their X-ray diffraction patterns revealed that no crystallization occurred in glasses with waste concentrations up to 26%. The dissolution rates for all of the reported glass compositions (ca. 10-8 g cm-2 min-1) are similar to those reported for the materials most commonly used for waste vitrification. Iron phosphate glasses thus proved to be very useful for the immobilization of heavy-metal wastes, exhibiting good contention and chemical durability comparable to that of borosilicate glasses.

Préparation d'échantillons pour l'étude par GISAXS des mécanismes de déformation des matériaux par faisceaux d'ions lourds de haute énergie.

Le mécanisme menant à des déformations structurales suivant le bombardement d'échantillons de a-Si d'un faisceau d'ions lourds et rapides est sujet de controverses. Nous nous sommes penchés sur l'hypothèse de la formation d'une zone liquide causée par la déposition d'énergie des ions incidents dans le contexte de la théorie du pic thermique. Des échantillons de silicium amorphe furent préparés dans le but d'observer les indices d'une transition de phase l-Si/a-Si suivant la déposition locale d'énergie sur le parcours d'un ion lourd énergétique dans le a-Si. Les échantillons furent implantés d'impuretés de Cu ou d'Ag avant d'être exposés à un faisceau d'ions Ag12+ de 70 MeV. L'utilisation de l'analyse GISAXS est projetée afin d'observer une concentration locale d'impuretés suivant leur ségrégation sur la trace de l'ion. Des masques d'implantation nanométriques d'oxide d'aluminium ont été fabriqués afin d'augmenter la sensibilité de l'analyse GISAXS et une méthode d'alignement de ces masques selon la direction du faisceau fut développée. Le bombardement d'échantillons au travers de ces masques a donné lieu à un réseau de sites d'impacts isolés presque équidistants.

Pauli distorted double folded potential

The enhancement in the production of even-Z nuclei observed in nuclear fission has also been observed in fragments produced from heavy ion collsions. Beams of 40Ar, 40Cl, and 40Ca at 25 MeV/nucleon were impinged on 58Fe and 58Ni targets. The resulting fragments were detected using the MSU 4pi detector array, which had additional silicon detectors for better isotopic resolution. Comparison of the ratios of yields for each element showed enhancement of even-Z fragment production. The enhancement was more pronounced for reactions with a greater difference in the N/Z of the compound system. However, this effect was less for systems that were more neutron rich. The average N/Z for fragments also displayed an odd-even effect with a lower average N/Z for the even-Z fragments. This is related to the greater availability of neutron-poor isotopes for even-Z nuclei

Antikaon potential in hot and dense matter

The antikaon optical potential in hot and dense nuclear matter is studied within the framework of a coupled-channel self-consistent calculation taking, as bare meson-baryon interaction, the meson-exchange potential of the Jlich group. Typical conditions found in heavy-ion collisions at GSI are explored. As in the case of zero temperature, the angular momentum components larger than L=0 contribute significantly to the finite temperature antikaon optical potential at finite momentum. It is found that the particular treatment of the medium effects has a strong influence on the behavior of the antikaon potential with temperature. Our self-consistent model, in which antikaons and pions are dressed in the medium, gives a moderately temperature dependent antikaon potential which remains attractive at GSI temperatures, contrary to what one finds if only nuclear Pauli blocking effects are included.

Polarization and correlation phenomena in the radiative electron capture by bare highly-charged ions

In dieser Arbeit wird die Wechselwirkung zwischen einem Photon und einem Elektron im starken Coulombfeld eines Atomkerns am Beispiel des radiativen Elektroneneinfangs beim Stoß hochgeladener Teilchen untersucht. In den letzten Jahren wurde dieser Ladungsaustauschprozess insbesondere für relativistische Ion–Atom–Stöße sowohl experimentell als auch theoretisch ausführlich erforscht. In Zentrum standen dabei haupsächlich die totalen und differentiellen Wirkungsquerschnitte. In neuerer Zeit werden vermehrt Spin– und Polarisationseffekte sowie Korrelationseffekte bei diesen Stoßprozessen diskutiert. Man erwartet, dass diese sehr empfindlich auf relativistische Effekte im Stoß reagieren und man deshalb eine hervorragende Methode zu deren Bestimmung erhält. Darüber hinaus könnten diese Messungen auch indirekt dazu führen, dass man die Polarisation des Ionenstrahls bestimmen kann. Damit würden sich neue experimentelle Möglichkeiten sowohl in der Atom– als auch der Kernphysik ergeben. In dieser Dissertation werden zunächst diese ersten Untersuchungen zu den Spin–, Polarisations– und Korrelationseffekten systematisch zusammengefasst. Die Dichtematrixtheorie liefert hierzu die geeignete Methode. Mit dieser Methode werden dann die allgemeinen Gleichungen für die Zweistufen–Rekombination hergeleitet. In diesem Prozess wird ein Elektron zunächst radiativ in einen angeregten Zustand eingefangen, der dann im zweiten Schritt unter Emission des zweiten (charakteristischen) Photons in den Grundzustand übergeht. Diese Gleichungen können natürlich auf beliebige Mehrstufen– sowie Einstufen–Prozesse erweitert werden. Im direkten Elektroneneinfang in den Grundzustand wurde die ”lineare” Polarisation der Rekombinationsphotonen untersucht. Es wurde gezeigt, dass man damit eine Möglichkeit zur Bestimmung der Polarisation der Teilchen im Eingangskanal des Schwerionenstoßes hat. Rechnungen zur Rekombination bei nackten U92+ Projektilen zeigen z. B., dass die Spinpolarisation der einfallenden Elektronen zu einer Drehung der linearen Polarisation der emittierten Photonen aus der Streuebene heraus führt. Diese Polarisationdrehung kann mit neu entwickelten orts– und polarisationsempfindlichen Festkörperdetektoren gemessen werden. Damit erhält man eine Methode zur Messung der Polarisation der einfallenden Elektronen und des Ionenstrahls. Die K–Schalen–Rekombination ist ein einfaches Beispiel eines Ein–Stufen–Prozesses. Das am besten bekannte Beispiel der Zwei–Stufen–Rekombination ist der Elektroneneinfang in den 2p3/2–Zustand des nackten Ions und anschließendem Lyman–1–Zerfall (2p3/2 ! 1s1/2). Im Rahmen der Dichte–Matrix–Theorie wurden sowohl die Winkelverteilung als auch die lineare Polarisation der charakteristischen Photonen untersucht. Beide (messbaren) Größen werden beträchtlich durch die Interferenz des E1–Kanals (elektrischer Dipol) mit dem viel schwächeren M2–Kanal (magnetischer Quadrupol) beeinflusst. Für die Winkelverteilung des Lyman–1 Zerfalls im Wasserstoff–ähnlichen Uran führt diese E1–M2–Mischung zu einem 30%–Effekt. Die Berücksichtigung dieser Interferenz behebt die bisher vorhandene Diskrepanz von Theorie und Experiment beim Alignment des 2p3/2–Zustands. Neben diesen Ein–Teichen–Querschnitten (Messung des Einfangphotons oder des charakteristischen Photons) wurde auch die Korrelation zwischen den beiden berechnet. Diese Korrelationen sollten in X–X–Koinzidenz–Messungen beobbachtbar sein. Der Schwerpunkt dieser Untersuchungen lag bei der Photon–Photon–Winkelkorrelation, die experimentell am einfachsten zu messen ist. In dieser Arbeit wurden ausführliche Berechnungen der koinzidenten X–X–Winkelverteilungen beim Elektroneneinfang in den 2p3/2–Zustand des nackten Uranions und beim anschließenden Lyman–1–Übergang durchgeführt. Wie bereits erwähnt, hängt die Winkelverteilung des charakteristischen Photons nicht nur vom Winkel des Rekombinationsphotons, sondern auch stark von der Spin–Polarisation der einfallenden Teilchen ab. Damit eröffnet sich eine zweite Möglichkeit zur Messung der Polaristion des einfallenden Ionenstrahls bzw. der einfallenden Elektronen.