Caractéristiques non-perturbatives des hadrons sur le cône de lumière – DIAM

Bien qu'elle soit parvenue à expliquer l'interaction forte entre constituants élémentaires de la matière, la Chromodynamique Quantique ne fournit pas de description non-perturbative du proton et des autres hadrons comme objets composés de quarks et de gluons confinés et relativistes. - Les amplitudes de distribution partoniques (DAs) des hadrons sur le cône de lumière sont un outil particulièrement puissant pour analyser cette question. En effet, ces quantités non perturbatives, indépendantes du processus et de la jauge considérés, ont une définition théorique très propre et fournissent des informations pertinentes sur la transition de quarks énergétiques en hadrons, c'est-à-dire l'hadronisation. En particulier, la forme des DAs de mésons et de baryons pour les quarks de valence décrit de manière très intuitive et utile comment un hadron répartit son impulsion longitudinale entre ses quarks de valence. Les applications des DAs vont de la physique nucléaire (structure du nucléon) à la physique hadronique (facteurs de forme) en passant par la physique des saveurs (désintégration des mésons B). - Malheureusement, ces fonctions non-perturbatives universelles restent mal connues. Le projet DIAM (DIstribution Amplitudes of Mesons) veut déteminer certaines DAs sur une base théorique solide. Pour cela, nous nous concentrerons sur les DAs de mésons pseudoscalaires associées aux quarks de valence, en combinant les techniques de théorie effectives et de simulation sur réseau. - Dans le cas de mésons légers (pion, kaon), nous considérerons les DAs de twists 2 et 3 : leurs premiers moments seront calculés sur réseau à partir de configurations de jauge (avec deux saveurs dynamique) en accès libre. Nous contrôlerons les effets ultraviolets (renormalisation des opérateurs sur le réseau) grâce à la théorie de perturbations sur réseau, et les aspects infrarouges (extrapolation en masse de quark léger, effets de volume fini) par le biais de la théorie de perturbations chirale. - Dans le cas des mésons lourds-légers (méson B), les DAs de plus haut twist seront étudiées : leur dépendance sur l'échelle de renormalisation sera déterminée par le biais des équations du groupe de renormalisation en HQET (Heavy Quark Effective Theory), ce qui permettra de modéliser ces DAs et de déterminer leur rôle dans l'estimation de facteurs de forme par le biais de règles de somme sur le cône de lumière. - Les étapes précédentes nous auront fourni des contraintes fortes sur les DAs des mésons que nous exploiterons pour traiter plusieurs questions apparentées : facteur de forme électromagnétique du pion, modèles de distributions de partons généralisées pour les pions et les kaons, facteurs de forme impliqués dans les désintégrations des mésons B, extension de la méthode au cas des baryons. ...