Probing neutron-skin thickness in peripheral relativistic nuclear collisions

master
dc.abstract.enThe main goal of this work is to study the neutron skin of 208Pb in relativistic peripheral 208Pb+208Pb collisions. The study utilized collision simulations carried out within the Ultra Relativistic Quantum Molecular Dynamics (UrQMD) framework. There are correlations between the equation of state ofnuclear matter, particularly the part responsible for the symmetry energy, and the thickness of the neutron skin. For this reason, research has been conducted for years to investigate the connection between the slope parameter of the symmetry energy and the neutron skin. One of the relationships was observed in the NA49 experiment at the CERN SPS. Data from this experiment showed a correlation between the ratio of charged pion multiplicities π^+/π^- − observed in 208Pb+208Pb collisions and the Feynman variable x_F. This observation is strongly associated with the centrality of the collision and motivated conducting further research using model data. In this study, the relations between those observables and assumed characteristics of neutron skin were examined with respect to their profile type (SKIN, HALO) and skin thickness. Peripheral 208Pb+208Pb collisions were studied at projectile momentum of 10A GeV/c and 150A GeV/c, for selected impact parameter values of b = 14, 15, 16, 17 fm, and neutron skin thicknesses ∆r_np = 0.0, 0.15, 0.3 fm. The analysis revealed the possibility of distinguishing between neutron skin thicknesses based on the ratio of charged pions with respect to the Feynman variable. Comparing with the results from the other model studies for a skin thickness of 0.15 fm and projectile momentum of 150A GeV/c at a collision parameter b = 16 fm, it was observed that the values obtained from UrQMD simulations, with the same momentum and collision parameter, closely correspond to the values for a skin thickness of 0.3 fm, regardless of the assumed skin type. Repeating the analysis with lower projectile momentum - 10A GeV/c, it was found that the observed differences in skin thicknesses for the given impact parameters were much larger, suggesting the relevance of conducting experiments with regard to such analysis. Since it is impossible to distinguish pions originating from collisions with specific collision parameters in experimental processes, it can be assumed that the results obtained for the mixture of all presented collision parameters will provide characteristics allowing differentiation between neutron skin thicknesses. During the analysis, it was found that both skin variants presented in this study (SKIN, HALO) would be experimentally indistinguishable.pl
dc.abstract.plGłównym celem tej pracy jest badanie skórki neutronowej w relatywistycznych peryferyjnych kolizjach 208Pb+208Pb. Badania opierają się na symulacjach zderzeń przeprowadzonych w ramach modelu Ultra Relativistic Quantum Molecular Dynamics (UrQMD). Między równaniem stanu materii jądrowej, a w szczególności jego składnikiem odpowiedzialnym za energię symetrii istnieje zależność od grubości skórki neutronowej. Z tego powodu od lat prowadzone są badania w celu zrozumienia związku między parametrem nachylenia energii symetrii, a skórką neutronową. Jedna z takich relacji została zaobserwowana w eksperymencie NA49 w CERN przy energiach SPS. Dane z tego eksperymentu wykazały korelację między stosunkiem krotności naładowanych pionów π +/π− w obserwowanych w kolizjach 208Pb+208Pb, a zmienną Feynmana x_F . Ta obserwacja jest silnie związana z centralnością kolizji i stanowiła motywację do dalszych badań przy użyciu danych modelowych. W przedstawianej pracy badano związki między tymi obserwablami, a przyjętymi charakterystykami skórek neutronowych takimi jak typ profilu (SKIN, HALO) i ich grubość. Badano peryferyjne zderzenia 208Pb+208Pb przy pędzie pocisku 10A GeV/c i 150A GeV/c, dla wybranych wartości parametru zderzenia b = 14, 15, 16, 17 fm, oraz grubości skórek neutronowych ∆rnp = 0.0, 0.15, 0.3 fm. Analiza stosunku naładowanych pionów w odniesieniu do zmiennej Feynmana wykazała możliwość rozróżnienia między grubościami skórek. Porównując z innymi modelowymi badaniami przeprowadzonymi dla grubości skórki 0.15 fm i pędu 150A GeV/c przy parametrze zderzenia b = 16 fm, widocznym jest, że wartości pozyskane z UrQMD przy jednakowym pędzie i parametrze zderzenia bliżej odpowiadają wartościom skórki 0.3 fm, niezależnie od przyjętego jej typu. Powtarzając analizę danych symulacyjnych dla niższej wartości pędu – 10 GeV/c odkryto, że obserwowane różnice między grubościami skórek są dużo większe, co sugerowałoby zasadność przeprowadzenia eksperymentu pod kątem takiej analizy. Ponieważ nie da się w procesach eksperymentalnych wyróżnić pionów pochodzących z kolizji o konkretnych parametrach zderzenia, można przyjąć, że wyniki otrzymane dla mieszanki wszystkich zaprezentowanych parametrów zderzenia dadzą charakterystyki pozwalające rozróżnić między grubościami skórek neutronowych. W procesie analizy stwierdzono jednak, że oba warianty skórek zaprezentowane w tej pracy (SKIN, HALO) będą nierozróżnialne eksperymentalnie.pl
dc.affiliationWydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanejpl
dc.areaobszar nauk ścisłychpl
dc.contributor.advisorBrzychczyk, Janusz - 100130 pl
dc.contributor.authorMorawiec, Aleksandrapl
dc.contributor.departmentbycodeUJK/WFAISpl
dc.contributor.reviewerBrzychczyk, Janusz - 100130 pl
dc.contributor.reviewerWieloch, Andrzej - 132618 pl
dc.date.accessioned2023-07-31T21:55:15Z
dc.date.available2023-07-31T21:55:15Z
dc.date.submitted2023-07-31pl
dc.fieldofstudyfizykapl
dc.identifier.apddiploma-167454-243558pl
dc.identifier.urihttps://ruj.uj.edu.pl/xmlui/handle/item/317420
dc.languageengpl
dc.subject.enequation of state (EOS), nuclear matter, symmetry energy, Feynman variable, pions, neutron skin, Ultra Relativistic Quantum Molecular Dynamics (UrQMD)pl
dc.subject.plrównanie stanu materii jądrowej, materia jądrowa, energia symetrii, zmienna Feynmana, piony, skórka neutronowapl
dc.titleProbing neutron-skin thickness in peripheral relativistic nuclear collisionspl
dc.title.alternativeBadanie grubości skórki neutronowej w peryferyjnych relatywistycznych zderzeniach jądrowychpl
dc.typemasterpl
dspace.entity.typePublication
dc.abstract.enpl
The main goal of this work is to study the neutron skin of 208Pb in relativistic peripheral 208Pb+208Pb collisions. The study utilized collision simulations carried out within the Ultra Relativistic Quantum Molecular Dynamics (UrQMD) framework. There are correlations between the equation of state ofnuclear matter, particularly the part responsible for the symmetry energy, and the thickness of the neutron skin. For this reason, research has been conducted for years to investigate the connection between the slope parameter of the symmetry energy and the neutron skin. One of the relationships was observed in the NA49 experiment at the CERN SPS. Data from this experiment showed a correlation between the ratio of charged pion multiplicities π^+/π^- − observed in 208Pb+208Pb collisions and the Feynman variable x_F. This observation is strongly associated with the centrality of the collision and motivated conducting further research using model data. In this study, the relations between those observables and assumed characteristics of neutron skin were examined with respect to their profile type (SKIN, HALO) and skin thickness. Peripheral 208Pb+208Pb collisions were studied at projectile momentum of 10A GeV/c and 150A GeV/c, for selected impact parameter values of b = 14, 15, 16, 17 fm, and neutron skin thicknesses ∆r_np = 0.0, 0.15, 0.3 fm. The analysis revealed the possibility of distinguishing between neutron skin thicknesses based on the ratio of charged pions with respect to the Feynman variable. Comparing with the results from the other model studies for a skin thickness of 0.15 fm and projectile momentum of 150A GeV/c at a collision parameter b = 16 fm, it was observed that the values obtained from UrQMD simulations, with the same momentum and collision parameter, closely correspond to the values for a skin thickness of 0.3 fm, regardless of the assumed skin type. Repeating the analysis with lower projectile momentum - 10A GeV/c, it was found that the observed differences in skin thicknesses for the given impact parameters were much larger, suggesting the relevance of conducting experiments with regard to such analysis. Since it is impossible to distinguish pions originating from collisions with specific collision parameters in experimental processes, it can be assumed that the results obtained for the mixture of all presented collision parameters will provide characteristics allowing differentiation between neutron skin thicknesses. During the analysis, it was found that both skin variants presented in this study (SKIN, HALO) would be experimentally indistinguishable.
dc.abstract.plpl
Głównym celem tej pracy jest badanie skórki neutronowej w relatywistycznych peryferyjnych kolizjach 208Pb+208Pb. Badania opierają się na symulacjach zderzeń przeprowadzonych w ramach modelu Ultra Relativistic Quantum Molecular Dynamics (UrQMD). Między równaniem stanu materii jądrowej, a w szczególności jego składnikiem odpowiedzialnym za energię symetrii istnieje zależność od grubości skórki neutronowej. Z tego powodu od lat prowadzone są badania w celu zrozumienia związku między parametrem nachylenia energii symetrii, a skórką neutronową. Jedna z takich relacji została zaobserwowana w eksperymencie NA49 w CERN przy energiach SPS. Dane z tego eksperymentu wykazały korelację między stosunkiem krotności naładowanych pionów π +/π− w obserwowanych w kolizjach 208Pb+208Pb, a zmienną Feynmana x_F . Ta obserwacja jest silnie związana z centralnością kolizji i stanowiła motywację do dalszych badań przy użyciu danych modelowych. W przedstawianej pracy badano związki między tymi obserwablami, a przyjętymi charakterystykami skórek neutronowych takimi jak typ profilu (SKIN, HALO) i ich grubość. Badano peryferyjne zderzenia 208Pb+208Pb przy pędzie pocisku 10A GeV/c i 150A GeV/c, dla wybranych wartości parametru zderzenia b = 14, 15, 16, 17 fm, oraz grubości skórek neutronowych ∆rnp = 0.0, 0.15, 0.3 fm. Analiza stosunku naładowanych pionów w odniesieniu do zmiennej Feynmana wykazała możliwość rozróżnienia między grubościami skórek. Porównując z innymi modelowymi badaniami przeprowadzonymi dla grubości skórki 0.15 fm i pędu 150A GeV/c przy parametrze zderzenia b = 16 fm, widocznym jest, że wartości pozyskane z UrQMD przy jednakowym pędzie i parametrze zderzenia bliżej odpowiadają wartościom skórki 0.3 fm, niezależnie od przyjętego jej typu. Powtarzając analizę danych symulacyjnych dla niższej wartości pędu – 10 GeV/c odkryto, że obserwowane różnice między grubościami skórek są dużo większe, co sugerowałoby zasadność przeprowadzenia eksperymentu pod kątem takiej analizy. Ponieważ nie da się w procesach eksperymentalnych wyróżnić pionów pochodzących z kolizji o konkretnych parametrach zderzenia, można przyjąć, że wyniki otrzymane dla mieszanki wszystkich zaprezentowanych parametrów zderzenia dadzą charakterystyki pozwalające rozróżnić między grubościami skórek neutronowych. W procesie analizy stwierdzono jednak, że oba warianty skórek zaprezentowane w tej pracy (SKIN, HALO) będą nierozróżnialne eksperymentalnie.
dc.affiliationpl
Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej
dc.areapl
obszar nauk ścisłych
dc.contributor.advisorpl
Brzychczyk, Janusz - 100130
dc.contributor.authorpl
Morawiec, Aleksandra
dc.contributor.departmentbycodepl
UJK/WFAIS
dc.contributor.reviewerpl
Brzychczyk, Janusz - 100130
dc.contributor.reviewerpl
Wieloch, Andrzej - 132618
dc.date.accessioned
2023-07-31T21:55:15Z
dc.date.available
2023-07-31T21:55:15Z
dc.date.submittedpl
2023-07-31
dc.fieldofstudypl
fizyka
dc.identifier.apdpl
diploma-167454-243558
dc.identifier.uri
https://ruj.uj.edu.pl/xmlui/handle/item/317420
dc.languagepl
eng
dc.subject.enpl
equation of state (EOS), nuclear matter, symmetry energy, Feynman variable, pions, neutron skin, Ultra Relativistic Quantum Molecular Dynamics (UrQMD)
dc.subject.plpl
równanie stanu materii jądrowej, materia jądrowa, energia symetrii, zmienna Feynmana, piony, skórka neutronowa
dc.titlepl
Probing neutron-skin thickness in peripheral relativistic nuclear collisions
dc.title.alternativepl
Badanie grubości skórki neutronowej w peryferyjnych relatywistycznych zderzeniach jądrowych
dc.typepl
master
dspace.entity.type
Publication
Affiliations

* The migration of download and view statistics prior to the date of April 8, 2024 is in progress.

Views
4
Views per month
Views per city
Krakow
2
Hanusek
1
Vienna
1

No access

No Thumbnail Available
Collections