Steineder, D. (2009). Collective behavior of an ultrarelativistic plasma in an anisotropically expanding geometry [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-33316
Die rasche Thermalisierung des Quark-Gluon Plasmas, die in Schwerionenkollisionen experimentell nachgewiesen wurde, ist nach wie vor nicht vollständig verstanden. Es wurde vorgeschlagen, dass Plasmainstabilitäten eine wichtige Rolle spielen, falls die Energiedichten in solchen Kollisionen hoch genug sind, damit störungstheoretische Methoden angewandt werden können. In dieser Arbeit untersuchen wir das kollektive Verhalten eines ultrarelativistischen und anisotrop expandierenden Plasmas in der sogenannten "hard loop" Näherung. Wir betrachten den Abelschen Fall, welcher eine obere Grenze für das Wachstum der nicht-Abelschen Instabilitäten liefert. Wir untersuchen allgemeine Anfangsbedingungen für die Integro-Differentialgleichungen, welche die zeitliche Entwicklung der kollektiven Moden beschreiben. Es stellt sich heraus das Anfangsdaten für die Ströme im Fall von (stabilen) longitudinalen Moden unerlässlich sind. Weiters reduziert sich die Zeit bis um Anwachsen der Instabilitäten im Vergleich zu früheren Untersuchungen, wenn anfängliche Ströme berücksichtigt werden.<br />Wir behandeln Moden mit beliebiger Orientierung des Wellenvektors bezogen auf die Anisotropie und präsentieren daher eine vollständige 3+1 dimensionale Analyse. Die Auswirkungen unserer Resultate auf das Quark-Gluon Plasma werden diskutiert.<br />
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The fast thermalization of the quark-gluon plasma that is observed experimentally for heavy-ion collisions is not completely understood yet. Plasma instabilities may play an important role, if the achieved energy densities in such collisions are high enough for perturbative methods to be valid. In this thesis we study the collective behavior of an ultrarelativistic and anisotropically expanding plasma in the hard-loop approximation. We consider an Abelian plasma, which gives an upper bound for the growth of non-Abelian instabilities. We investigate general initial conditions for the integro-differential equations, which describe the evolution of the collective modes. We find that initial currents are needed to treat (stable) longitudinal modes. Furthermore for the instabilities the delay in the onset of growth is reduced significantly compared to earlier studies, when we take initial currents into account. Additionally we study the evolution of modes with an arbitrary orientation of the wave vector with respect to the anisotropy and thus considered a fully 3+1 dimensional situation. Implications for a quark-gluon plasma are discussed.<br />
