相对论耗散流体动力学的表述及其在重离子碰撞中的应用

相对论流体动力学在天体物理学、宇宙学以及高能重离子碰撞物理学中有着广泛应用。在本论文中，我们展示了在相对论动理学理论框架下对相对论耗散流体动力学的表述工作。我们利用热力学第二定律以及相对论玻尔兹曼方程来获得耗散演化方程。我们提出了一种利用热力学第二定律推导耗散流体力学方程的新方法，其中所有二阶输运系数均在单一理论框架内被唯一确定。我们还提出了耗散方程的另一种推导方法，该方法不使用 Israel-Stewart 理论中固有的两个主要近似/假设，即 Grad 14 矩近似和玻尔兹曼方程的二阶矩。此外，通过以类似 Chapman-Enskog 展开的方式迭代求解玻尔兹曼方程，我们推导出了分布函数的二阶粘性修正形式。 furthermore，推导出了一个新颖的剪切应力张量三阶演化方程。最后，我们将玻尔兹曼方程中的碰撞项推广以包含非局域效应。我们发现，使用此修正后的玻尔兹曼方程推导出的二阶耗散方程包含了对称性允许的所有可能项。在一维标度膨胀的情况下，我们展示了这些表述对超相对论重离子碰撞中产生的高温高密物质演化的数值重要性。我们还研究了这些新表述对粒子（强子和热双轻子）谱以及飞米尺度半径的影响。