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Sandbox Physics

FR06 · 初始压强的记忆

流体吸引子

纵横向压强还不相等,体系就能忘掉起初的压强吗? 能。在给定的弛豫模型中,不同初始压强可以靠近同一条尺度化轨迹,纵横向压强此时仍有明显差别。膨胀持续拉开两个方向的压强,初态记忆却已经衰减。

同时释放一组初始剪切不同的轨迹。先看它们的压强图形逐渐靠拢,再用尺度化时间比较轨迹、MIS 正则吸引子和梯度近似。

交互模型流体吸引子
固有时2.46 τ02.46\,\tau_0
能量密度0.354 e00.354\,e_0
纵横向压强比0.2660.266
轨迹组剪切差0.1220.122

不同的历史,靠近同一条晚期轨迹

彩线:MIS 初态轨迹组。白色:正则吸引子。琥珀色:一阶梯度近似;蓝色虚线:二阶梯度近似。均为模型解。

尺度化时间中的压强各向异性 w=τT,A=PT−PLe/3w=\tau T,\quad\mathcal A=\frac{P_T-P_L}{e/3}
流体近似残差与压强各向同性 ∣ϕ/e−rgrad,2∣,∣PL/PT−1∣\lvert\phi/e-r_{\mathrm{grad},2}\rvert,\quad\lvert P_L/P_T-1\rvert
判据说明与单位

时间用初始固有时作单位,能量密度用初值作单位;采用自然单位。上方形状编码归一化压强张量,不含真实长度尺度。

物理教程

初始压强怎样淡出后来的演化

背景重离子碰撞后,沿束流方向的相邻物质片彼此远离。boost 不变的描述让每一片物质按自己的时钟经历同样的演化。

为什么值得理解不同初始压强,后来可能给出几乎相同的剪切应力。比较整组历史,能看出膨胀还保留了哪些初态信息。

先抓重点

核心问题
纵横向压强还不相等,体系就能忘掉起初的压强吗?
一句话直觉
初始剪切记忆消退和纵横压强相等,要用不同判据判断。

核心数学模型

跟着物质片写能量守恒

dedτ=−e+PLτ,PL=e3−ϕ,PT=e3+ϕ2\frac{de}{d\tau}=-\frac{e+P_L}{\tau},\qquad P_L=\frac e3-\phi,\quad P_T=\frac e3+\frac\phi2

固有时沿着共动物质的轨迹计时。纵向压强为正时,除了稀释还有压强做功。这里把降低纵向压强的剪切变量定义为正。

剪切应力需要时间响应

τπdϕdτ=4η3τ−ϕ−4τπϕ3τ,τπ=CτπT,η=Cηseq\tau_\pi\frac{d\phi}{d\tau}=\frac{4\eta}{3\tau}-\phi-\frac{4\tau_\pi\phi}{3\tau},\quad\tau_\pi=\frac{C_{\tau\pi}}T,\quad\eta=C_\eta s_{\mathrm{eq}}

膨胀驱动剪切应力,有限弛豫时间让应力不能立刻跟上。最后一项来自共形 MIS 闭合;这里把 BRSSS 二次项取零。

尺度化压强各向异性

w=τT,A=PT−PLe/3=9ϕ2ew=\tau T,\qquad\mathcal A=\frac{P_T-P_L}{e/3}=\frac{9\phi}{2e}

尺度化时间把膨胀时间和热尺度放在一起比较。用它作横轴,许多初始剪切会靠近同一条 MIS 正则分支。

常见难点

流体描述与平衡

容易误解只要能用流体描述,纵横压强就必须相等。

正确理解黏性流体本来就允许压强不等。残差判断是否接近所选本构近似,压强比判断各向同性。

动手实验

  1. 01

    跟着一组轨迹走

    选“初态逐渐淡去”,观察压强图形。

    你会看到: 瞬态剪切模式衰减后,不同初态的图形逐渐靠拢。
  2. 02

    让靠拢变慢

    选“记忆保留更久”,比较同一固有时的轨迹组剪切差。

    你会看到: 弛豫系数增大后,有限观察时间内仍保留更多初始剪切信息。
  3. 03

    比较两个判据

    选“早期梯度近似失效”,比较舞台下方的两个诊断量。

    你会看到: 早期梯度修正可能很大,MIS 轨迹仍然光滑。压强趋同与有限阶梯度关系适用,可以先后发生。

相关实验与文章

重离子物质与相对论流体 · 阅读路径

从方向压强走到输运推断

这条阅读路径里用到本实验的文章,后面跟着它们推荐的其他实验。

  1. 文章压强还不相等,流体描述为何已经可能有效
  2. 文章重算一段有明确范围的 MIS 吸引子基准
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