Zderzenia leptonów, hadronów i jąder atomowych (badania teoretyczne)

Zadania badawcze realizowane w zakładzie BP2

^{aktualizacja: grudzień 2014}

CELE BADAŃ 

• Wyjaśnienie pojawiających się w rozkładach pędów poprzecznych p_T,  mierzonych w doświadczeniach na LHC, dla dużych wartości p_T,  logarytmicznie-periodycznych oscylacji (LPO).
• Zrozumienie struktury hadronów, silnie oddziałujących cząstek zbudowanych kwarków i gluonów, w ramach obowiązującego modelu oddziaływań silnych, jakim jest chromodynamika kwantowa.
• Badanie procesów ekskluzywnych produkcji cząstek elementarnych w ramach faktoryzacji kolinearnej chromodynamiki kwantowej oraz faktoryzacji reggeowskiej w pędach poprzecznych partonów.
• Analiza procesów produkcji wielocząstkowej w wysokoenergetycznych zderzeniach hadronowych i jądrowych.
• Badanie teoretyczne spinowych funkcji struktury nukleonów i efektów zależnych od spinu w zderzeniach leptonów i hadronów.    

OPIS REALIZOWANYCH PRAC  (2014)

• Stworzenie przewidywań fenomenologicznych dla eksperymentów, w których mierzy się ekskluzywną produkcje cząstek.  
• Przedstawiono wyniki pokazujące ze w zderzeniach pp oraz AA rozkłady pędów poprzecznych skalują się z energia. 
• Wykonano przegląd mechanizmów prowadzących do rozkładów pędów cząstek produkowanych w zderzeniach przy wysokich energiach.
• Zaproponowano dwa możliwe podejścia, oba oparte na opisie tych rozkładów nieekstensywnymi wzorami Tsallisa z parametrem skali T („temperaturą”) i parametrem nieekstensywności q: (i) Wykorzystanie do opisu danych doświadczalnych zespolonych wartości parametru q [1] (przy ustalonym parametrze skali, T). (ii) Wprowadzenie (przy normalnych, rzeczywistych wartościach parametru q)  LPO dla parametru skali T [2].
• Zakończono prace nad analizą danych doświadczalnych zebranych w eksperymencie COMPASS i dedykowanych pomiarowi polaryzacji gluonów. Wyniki polaryzacji gluonów z bezpośredniego pomiaru zanalizowane zostały w przybliżeniu NLO QCD po raz pierwszy na świecie i opublikowane. W ramach analizy efektu Siversa dla gluonów (po raz pierwszy na świecie) opracowano metodę opartą na zastosowaniu sieci neuronowych i ważeniu statystycznym i otrzymano wstępne wyniki dla  asymetrii Siversa dla procesu fuzji fotonowo-gluonowej na tarczy deuteronowej.

OPIS NAJWAŻNIEJSZYCH OSIĄGNIĘĆ  (2014)

• Zauważono, że w przypadku rozkładów ściśle potęgowych LPO pojawiają się w sposób naturalny gdy mamy do czynienia ze skalowaniem (niezmienniczością rozkładów względem zmiany skali). Udało się znaleźć zmienną, w której ten rozkład wykazuje skalowanie i może mieć postać z LPO. Okazuje się, że LPO występują też w zderzeniach jądrowych i rosną ze zmniejszeniem się centralności zderzenia.

• Opublikowanie wyników na polaryzację gluonów w przybliżeniu NLO QCD. Opracowanie metodologii analizy asymetrii Siversa dla gluonów z danych eksperymentu COMPASS.

WYKORZYSTANIE UZYSKANYCH WYNIKÓW

• Współautorstwo (Szymanowski, Wagner) „Letter of Intent” W Thosmas Jeferson National Accelelator Facility.
• Podano przewidywania dla LHC i dla poszukiwań ciemnej materii.
• Pokazano iż, z trzech możliwych bozonów Higgsa model  Constrained NMSSM tylko ten najlzejszy spelnia warunki zgodnosci z odkryta cząstką.
• Uzyskane wyniki zostaną wykorzystane do analizy danych z eksperymentów w Jlab, Compass. Posłużą także do wydobycia uogólnionych rozkładów partonowych z dokładnością uwzgledniająca wyrazy wyższego rzędu w stałej sprzężenia oddziaływań silnych.
• Opublikowane asymetrie na proces produkcji mezonów D (open-charm, kanał pozwalający na interpretację asymetrii poprzez polaryzację gluonów w nukleonach tarczy) zostaną użyte w analizie tzw. globalnegp fitu QCD, który jest podstawowym narzędziem wyznaczającym spolaryzowane rozkłady kwarków i gluonów  w nukleonie. Globalny fit używa wszystkich danych dostępnych w ramach różnych typów eksperymentów i jest prowadzony przez kilka niezależnych grup teoretycznych.
• Opracowany sposób analizy efektu Siversa dla gluonów na danych eksperymentu COMPASS zebranych na poprzecznie spolaryzowanej tarczy zostanie użyty do wyznaczenia asymetrii Siversa dla gluonów na deuteronie i protonie.
• Porównanie wyników pozwoli odpowiedzieć na pytanie o orbitalny moment pędugluonów w nukleonie i deformację poprzecznego rozkładu przestrzennego gluonów w nukleonie czyli na pytanie o rozkład „koloru“ w nukleonie.

ZESPÓŁ BADAWCZY w Zakładzie BP2

_{Redaktor strony: Marek Pawłowski}