剪切粘度与非平衡动力学

使用 Grad 方法，我们计算了一维膨胀粒子系统中的熵产生，并推导了二阶剪切粘度系数的公式，该系统也可被视为处于化学非平衡状态。对于具有 Bjorken boost 不变性的胶子物质的一维膨胀，通过在二阶 Israel-Stewart 流体力学内的迭代自洽方案以及微观部分子级联输运理论，数值计算了剪切张量和剪切粘度与熵密度之比 $\eta/s$。与使用 Navier-Stokes 近似获得的 $\eta/s$ 相比，在 QCD 耦合 $\alpha_s \sim 0.3$（此时 $\eta/s\approx 0.18$）时本结果大约大 20%，在小耦合 $\alpha_s \sim 0.01$ 时大 2-3 倍。我们证明了粘性流体力学计算与微观输运结果在 $\eta/s$ 上的一致性，除非采用小的 $\alpha_s$。另一方面，我们证明了对于如此小的 $\alpha_s$，胶子系统远离动力学和化学平衡，这表明由于强非平衡演化，二阶流体力学发生破缺。此外，对于大的 $\alpha_s$（$0.3-0.6$），Israel-Stewart 流体力学在大动量 $p_T\gtrsim 3$ GeV 处形式上发生破缺，但仍然是一个相当好的近似。