Formulation of relativistic dissipative spin hydrodynamics
| dc.contributor.advisor | Ryblewski, Radosław | |
| dc.contributor.author | Daher, Asaad | |
| dc.contributor.reviewer | Sasaki, Chihiro | |
| dc.contributor.reviewer | Bożek, Piotr | |
| dc.contributor.reviewer | Mrówczyński, Stanisław | |
| dc.date.accessioned | 2026-07-29T06:14:44Z | |
| dc.date.available | 2026-07-29T06:14:44Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description.abstract | Głównym celem niniejszej pracy jest opracowanie spójnych podstaw teoretycznych hydrodynamiki dysypatywnej dla relatywistycznego płynu ze spinem, dalej określanej jako relatywistyczna dysypatywna hydrodynamika spinowa. W ramach tej teorii dynamiczny opis relatywistycznego płynu wymaga wprowadzenia nowej wielkości makroskopowej — gęstości spinu, związanej z tensorem spinowym. Tensor ten, definiowany jako wartość średnia odpowiedniego operatora w kwantowej teorii pola, wnosi wkład do całkowitego momentu pędu układu. Potrzeba opracowania takiej teorii wynika z najnowszych pomiarów polaryzacji spinu hadron-ów produkowanych w niecentralnych relatywistycznych zderzeniach ciężkich jonów. W pracy zastosowano dwie różne metody sformułowania teorii. Pierwsza opiera się na kowariantnej termodynamice i stanowi rozszerzenie konwencjonalnych teorii Naviera--Stokesa oraz Müllera--Israela--Stewarta poprzez uwzględnienie tensora spinowego. Druga wywodzi się z ogólnych zasad relatywistycznej kwantowej mechaniki statystycznej i rozwija oraz uogólnia fundamentalne podejście Zubareva. Obie metody mają na celu sformułowanie domkniętego układu równań ewolucji dla wielkości makroskopowych oraz — za pomocą analizy prądu entropii — identyfikację prądów dysypatywnych i odpowiadających im współczynników transportu. Oba podejścia oferują różne perspektywy dla przyszłych zastosowań w kontekście analizy pomiarów polaryzacji spinu. Poza swoim znaczeniem fenomenologicznym, teoria ta otwiera również szereg możliwości dalszych rozwinięć teoretycznych. Obejmują one m.in. weryfikację zależności termodynamicznych przyjętych w pierwszym podejściu na gruncie teorii mikroskopowej, a także głębsze zrozumienie wyłaniających się z tej teorii nowych współczynników transportu — w szczególności tych związanych z tensorem spinowym — poprzez modelowanie mikroskopowe lub dopasowanie do danych eksperymentalnych. | |
| dc.description.abstract | The primary objective of this thesis is to develop a consistent theoretical framework of dissipative hydrodynamics for a relativistic fluid with spin — hereafter referred to as relativistic dissipative spin hydrodynamics. In this framework, the dynamical description of a relativistic fluid requires a new macroscopic variable, the spin density, which is associated with a spin tensor. This tensor, defined as the expectation value of a rank-3 tensor operator in quantum field theory, contributes to the system's total angular momentum. The need for such a theory is motivated by recent measurements of spin polarization of hadrons produced in non-central relativistic heavy-ion collisions. Two distinct formulation methods are employed. The first is grounded in covariant thermodynamics and extends the conventional Navier-Stokes and Müller-Israel-Stewart theories of relativistic hydrodynamics by incorporating a spin tensor. The second is based on principles of relativistic quantum statistical mechanics, building upon and generalizing the foundational Zubarev approach. Both formulations aim to construct a closed system of evolution equations for the macroscopic variables and, via an entropy-current analysis, to identify the dissipative currents and their associated transport coefficients. These two approaches provide different perspectives for future applications focused on spin polarization measurements. Beyond its phenomenological relevance, the theory also opens several avenues for further theoretical developments. These include the verification of the thermodynamic relations employed in the first formulation method using microscopic frameworks, as well as a deeper understanding of the emerging transport coefficients -- particularly those associated with the spin tensor -- through microscopic modeling or data-driven parameter extraction. | |
| dc.description.grantnumber | 2018/30/E/ST2/00432; PPI/STE/2020/1/00020 | |
| dc.description.physical | 204 | |
| dc.description.sponsorship | Narodowe Centrum Nauki, NAWA - Program STER | |
| dc.identifier.uri | https://rifj.ifj.edu.pl/handle/item/487 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.publisher | The Henryk Niewodniczański Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.title | Formulation of relativistic dissipative spin hydrodynamics | |
| dc.type | doctoralThesis | pl_PL.UTF-8 |
