重イオン衝突における粘性流体描像	
門内 晶彦 （東大理）	  第19回Heavy	  Ion	  Café並びに第12回Heavy	  Ion	  Pub合同研究会	  「QCD物質の最前線」、2011年6月8日、名古屋大学	  	Akihiko	  Monnai	  (The	  University	  of	  Tokyo)	

Viscous	  Fluids	  in	  Heavy	  Ion	  Collisions	Introduc1on	“Standard	  model”	  of	  a	  high-­‐energy	  heavy	  ion	  collision	  (at	  RHIC)	  par1cles	t	ｔ	Freezeout	  	Hadronic	  cascade	
Freezeout		  hadronic	  phase	

QGP	  phase	

Hydrodynamic	  stage	
Pre-­‐
equilibrium	z	

Glasma/Thermaliza1on	

Color	  glass	  condensate	

Rela1vis1c	  hydrodynamics	Descrip1on	  of	  collec1ve	  mo1on	  of	  the	  QGP	  (τ	  ~	  1-­‐10	  fm/c)	  Discuss	  the	  latest	  experimental	  data	  at	  LHC	  and	  RHIC	  from	  the	  perspec:ves	  of	  viscous	  ﬂuids	  	Joint	  Mee1ng	  of	  HIC19	  and	  HIP12	  “Fron1ers	  of	  QCD	  Ma>er”,	  June	  8th	  2011,	  Nagoya	

Next	  slide:	 New	  Developments	Akihiko	  Monnai	  (The	  University	  of	  Tokyo)	

Viscous	  Fluids	  in	  Heavy	  Ion	  Collisions	New	  Developments	
Higher-­‐order	  harmonics	  (v3,	  v4,	  v5…)	  -­‐	  Quan1ﬁed	  in	  hydrodynamic	  models	  More	  observables	  =	  more	  constraints	  on	  models	  -­‐	  Product	  of	  ini1al	  ﬂuctua1ons	  ALICE	  plenary	  ATLAS	  plenary	  	  Joint	  Mee1ng	  of	  HIC19	  and	  HIP12	  “Fron1ers	  of	  QCD	  Ma>er”,	  June	  8th	  2011,	  Nagoya	

Next	  slide:	 Higher-­‐Order	  Harmonics	

Akihiko	  Monnai	  (The	  University	  of	  Tokyo)	

Viscous	  Fluids	  in	  Heavy	  Ion	  Collisions	Higher-­‐Order	  Harmonics	
Ini1al	  condi1ons:	  Glauber	  (η/s	  =	  1/4π)	  vs.	  MC-­‐KLN	  (η/s	  =	  2/4π)	  PHENIX	  arXiv:1105.3928	  v3	  in	  favor	  of	  Glauber?	  
This	  does	  not	  rule	  out	  the	  KLN	  	  -­‐	  η/s	  would	  not	  be	  indep.	  
of	  temperature	  -­‐	  Bumpy	  ini1al	  condi1ons	  may	  mimic	  viscosity	  *CGC	  w/o	  resonance	  decay	  and	  mul1plied	  by	  factors	  obtained	  in	  Glauber	  	  Joint	  Mee1ng	  of	  HIC19	  and	  HIP12	  “Fron1ers	  of	  QCD	  Ma>er”,	  June	  8th	  2011,	  Nagoya	-­‐	  Thermaliza1on	  (CGChydro)	  Next	  slide:	 Higher-­‐Order	  Harmonics	

Akihiko	  Monnai	  (The	  University	  of	  Tokyo)	

Viscous	  Fluids	  in	  Heavy	  Ion	  Collisions	Higher-­‐Order	  Harmonics	

Shear	  viscosity:	  Glauber	  (η/s	  =	  0)	  vs.	  Glauber	  (η/s	  =	  1/4π)	  ALICE	  (Talk	  by	  J.	  Schukrar)	  v3	  “has	  diﬀerent	  sensi1vity	  to	  	  η/s	  than	  v2!”	  In	  other	  words,	  no	  complete	  data	  ﬁt	  by	  a	  single	  η/s	  	  (at	  least	  for	  now) 	  	  CMS	  (Talk	  by	  J.	  Velkovska)	  Bulk	  viscosity	  ζ/s	  ≠	  0	  around	  Tc	  ;	  can	  become	  non-­‐negligible	  Joint	  Mee1ng	  of	  HIC19	  and	  HIP12	  “Fron1ers	  of	  QCD	  Ma>er”,	  June	  8th	  2011,	  Nagoya	

Next	  slide:	 Higher-­‐Order	  Harmonics	

Akihiko	  Monnai	  (The	  University	  of	  Tokyo)	

Viscous	  Fluids	  in	  Heavy	  Ion	  Collisions	Higher-­‐Order	  Harmonics		  Temperature	  dependent	  η/s	  	  Talk	  by	  H.	  Niemi	  Hadronic	  viscosity	  always	  important;	  QGP	  viscosity	  more	  important	  at	  LHC	  than	  at	  RHIC?	  
Poster	  by	  C.	  Shen	  Joint	  Mee1ng	  of	  HIC19	  and	  HIP12	  “Fron1ers	  of	  QCD	  Ma>er”,	  June	  8th	  2011,	  Nagoya	

Next	  slide:	 Higher-­‐Order	  Harmonics	

Akihiko	  Monnai	  (The	  University	  of	  Tokyo)	

Viscous	  Fluids	  in	  Heavy	  Ion	  Collisions	Higher-­‐Order	  Harmonics	


Flux	  tubes	  in	  ini1al	  condi1ons	  	  Talk	  by	  Ph.	  Mota	  	  vn	  may	  depend	  on	  “bumpiness”	  of	  the	  ini1al	  geometry	  which	  mimics	  viscosity	  Joint	  Mee1ng	  of	  HIC19	  and	  HIP12	  “Fron1ers	  of	  QCD	  Ma>er”,	  June	  8th	  2011,	  Nagoya	

Next	  slide:	 Higher-­‐Order	  Harmonics	

Akihiko	  Monnai	  (The	  University	  of	  Tokyo)	

Viscous	  Fluids	  in	  Heavy	  Ion	  Collisions	Higher-­‐Order	  Harmonics	More	  observables	  translate	  into	  more	  constraints	  -­‐	  Higher	  order	  harmonics	  in	  Au-­‐Au	  and	  Pb-­‐Pb	  collisions	  Product	  of	  ﬂuctua1on	  in	  ini1al	  condi1ons;	  centrality	  independent	  	  Possible	  “other”	  observables	  -­‐	  U-­‐U	  collisions	  at	  RHIC	  for	  clearer	  intrinsic	  v4?	  	   -­‐	  Intrinsic	  odd-­‐order	  harmonics	  (v ,	  v …)	  in	  asymmetric	  collisions	  3 5(e.g.	  Cu-­‐Pb)	  ?	  
Clear	  centrality	  dependences	  may	  be	  observed	  Joint	  Mee1ng	  of	  HIC19	  and	  HIP12	  “Fron1ers	  of	  QCD	  Ma>er”,	  June	  8th	  2011,	  Nagoya	

Next	  slide:	 Towards	  Integrated	  Pictures	Akihiko	  Monnai	  (The	  University	  of	  Tokyo)	

Viscous	  Fluids	  in	  Heavy	  Ion	  Collisions	

Towards	  Integrated	  Pictures	  Not	  only	  transverse;	  Longitudinal	  dynamics	  Pb+Pb,	  2.76	  TeV	  at	  η	  =	  0	CGC		  Charged	  par1cle	  mul1plicity	  (0-­‐5%)	  	ALICE:	  dNch/dη	  =	  1584	  ±	  4	  ±	  76	CMS:	  	  	  dNch/dη	  =	  1610	  ±	  55	?	

Joint	  Mee1ng	  of	  HIC19	  and	  HIP12	  “Fron1ers	  of	  QCD	  Ma>er”,	  June	  8th	  2011,	  Nagoya	

CGC	  predic1ons	
dNch/dη	  ~	  1200	

Next	  slide:	 Towards	  Integrated	  Pictures	Akihiko	  Monnai	  (The	  University	  of	  Tokyo)	

Viscous	  Fluids	  in	  Heavy	  Ion	  Collisions	

Towards	  Integrated	  Pictures	

AM	  and	  T.	  Hirano,	  arXiv:1102.5053	  

CGC	  rapidity	  distribu1on	  +	  Full	  2nd	  order	  viscous	  hydro	  LHC	  RHIC	  Entropy	  produc1on		  Entropy	  ﬂux	If	  the	  true	  λ	  is	  larger	  at	  RHIC,	  it	  enhances	  dN/dy	  at	  LHC;	  Hydro	  eﬀect	  is	  an	  important	  factor	  in	  explaining	  the	  LHC	  data	  Currently	  (1+1)D;	  (3+1)D	  viscous	  hydro	  under	  development	  Joint	  Mee1ng	  of	  HIC19	  and	  HIP12	  “Fron1ers	  of	  QCD	  Ma>er”,	  June	  8th	  2011,	  Nagoya	

Next	  slide:	 Towards	  Integrated	  Pictures	Akihiko	  Monnai	  (The	  University	  of	  Tokyo)	

Viscous	  Fluids	  in	  Heavy	  Ion	  Collisions	

Towards	  Integrated	  Pictures	

AM	  and	  T.	  Hirano,	  arXiv:1102.5053	  

CGC	  rapidity	  distribu1on	  +	  Full	  2nd	  order	  viscous	  hydro	  LHC	  RHIC	  Entropy	  produc1on		  Entropy	  ﬂux	If	  the	  λtrue	  	  is	  uλnchanged	  	  is	  larger	  aat	  t	  RRHIC,	  HIC,	  idt	  N/dy	  enhances	  is	  s1ll	  dN/dy	  enhanced	  at	  LHC;	  at	  LHC;	  Hydro	  eﬀect	  is	  an	  important	  factor	  in	  explaining	  the	  LHC	  data	  Currently	  (1+1)D;	  (3+1)D	  viscous	  hydro	  under	  development	  Joint	  Mee1ng	  of	  HIC19	  and	  HIP12	  “Fron1ers	  of	  QCD	  Ma>er”,	  June	  8th	  2011,	  Nagoya	

Next	  slide:	 Towards	  Integrated	  Pictures