Ende Oktober verteidigte Manjunath Omana Kuttan erfolgreich seine Dissertation am Fachbereich Physik der Goethe-Universität. Omana Kuttan beendete nach dreieinhalb Jahren in der Deepthinkers-Gruppe am FIAS, betreut von FIAS-Senior Fellow Horst Stöcker und den FIAS-Fellows Jan Steinheimer und Kai Zhou.

Omana Kuttans nächste Veröffentlichung, die seine bereits langen Publikationsliste ergänzt, wurde gerade als Editors' Suggestion in der Zeitschrift Physical Review Letters ausgewählt (1). In seiner Doktorarbeit beschäftigte er sich mit den Grenzen konventioneller Analysemethoden, die zur Untersuchung der Physik stark wechselwirkender Kernmaterie eingesetzt werden. Und er fand Methoden, diese Grenzen zu überwinden. Ziel war die Entwicklung von Techniken der künstlichen Intelligenz (KI) zur Analyse von hochenergetischen Schwerionenkollisionen. Dafür entwickelte er Modelle auf der Grundlage von Punktwolkennetzwerken, mit denen die Zentralität und die Zustandsgleichung (Equation of State, EoS) von Kollisionen direkt anhand experimentell gemessener Spuren oder Treffer geladener Teilchen im Detektor bestimmt werden können.

Die EoS gibt - vereinfacht ausgedrückt - an, wie sich der Druck des bei Kollisionen entstehenden Systems in Abhängigkeit von den Energie- und Baryonendichten verändert. Da Druckgradienten die Entwicklung der bei den Kollisionen entstehenden heißen und dichten Materie vorantreiben, ist die Extraktion der EoS von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der Eigenschaften von heißer und/oder dichter Kernmaterie und daher eines der Hauptziele von Schwerionen-Kollisionsexperimenten.

Ein weiteres wichtiges Ergebnis seiner Doktorarbeit ist die Einschränkung der EoS für hohe Dichte, die durch Bayes'sche Schlussfolgerungen ermittelt wurde. Demnach setzen die Daten der Schwerionenkollisionen mit mittlerer Energie enge Grenzen für die EoS der hohen Dichte. Zudem sind künftige Hochpräzisionsmessungen für eine eindeutige Bestimmung der EoS notwendig. Diese neuen Ergebnisse der Bayes'schen Inferenz ergänzen astrophysikalische Studien, um die EoS von stark wechselwirkender Materie aus Beobachtungen von Neutronensternen und Signalen von Verschmelzungen von binären Neutronensternen zu extrahieren.

Der in Indien geborene und aufgewachsene Physiker entwickelt und nutzt also KI-Methoden, um das Verständnis von stark wechselwirkender Materie anhand von experimentellen Schwerionen-Kollisionsdaten zu verbessern, deren Ergebnisse für künftige Experimente etwa beim Beschleuniger FAIR in Darmstadt wichtig sein werden. Seinen Start am FIAS empfand er anfangs als Herausforderung: „Nicht nur akademisch – sondern ich musste mich auch an eine neue Stadt, Sprache, Kultur und das Wetter anpassen“. Die Unterstützung seiner Mentoren und Kollegen habe geholfen: „Ich habe gerne in der lustigen und gleichzeitig sehr akademischen Atmosphäre in unserer FIAS-Gruppe promoviert“. Omana Kuttan bleibt weiter als Post-Doc am FIAS und entwickelt ultraschnelle Simulationstechniken für Schwerionenkollisionen unter Verwendung von Deep Learning. Das FIAS gratuliert und freut sich auf die weitere Zusammenarbeit!

 

Ausgewählte Publikationen:

1.         Omana Kuttan, M., Steinheimer, J., Zhou, K., & Stoecker, H., The QCD EoS of dense nuclear matter from Bayesian analysis of heavy ion collision data. arXiv preprint arXiv:2211.11670. (Angenommen in Phys. Rev. Lett.)

2.         Omana Kuttan, M., Steinheimer, J., Zhou, K., Redelbach, A., & Stoecker, H., A fast centrality-meter for heavy-ion collisions at the CBM experiment. Phys.Lett.B 811 (2020) 135872

3.         Omana Kuttan, M., Zhou, K., Steinheimer, J., Redelbach, A., & Stoecker, H., An equation-of-state-meter for CBM using PointNet.   J. High Energ. Phys (JHEP) 10 (2021) 184

4.         Omana Kuttan, M., Motornenko, A., Steinheimer, J., Stoecker, H., Nara, Y., & Bleicher, M., A chiral mean-field equation-of-state in UrQMD: effects on the heavy ion compression stage. Eur.Phys.J.C, 82(5), 427

5.         Omana Kuttan, M., Steinheimer, J., Zhou, K., Bleicher, M., & Stoecker, H., Model dependence of the number of participant nucleons and observable consequences in heavy-ion collisions. Eur.Phys.J.C 83 (2023) 9, 792