Propagation des partons dans un milieu QCD froid et chaud – PARTONPROP

Ce programme nécessite de comprendre tout d’abord les pertes d'énergie dans un milieu froid. L'étude systématique de différents processus durs en QCD, où le rayonnement de gluons associé et la perte d'énergie qui en résulte jouent un rôle dominant, nous permettra d’améliorer la compréhension actuelle des effets nucléaires « froids », et de proposer des prédictions précises pour un milieu chaud, dans le cadre de la pQCD. Du point de vue théorique, nous étudierons le rayonnement de gluons associé à divers processus partoniques durs. La notion de perte d'énergie associée à un processus dur devrait fournir une approche unifiée, faisant le lien entre des conditions cinématiques semblant radicalement différentes. Du point de vue phénoménologique, nous comptons obtenir des prédictions pour diverses observables sensibles aux pertes d'énergie. Établir des prédictions réalistes nécessitera tout d'abord une compréhension des collisions p-p. L'étape suivante sera d'élaborer des modèles réalistes pour les collisions p-A et A-A, et de prédire l'effet de la perte d'énergie induite par le milieu pour une grande classe d'observables. Sur le plan expérimental, nous considèrerons surtout les données du LHC prises par l’expérience CMS, ainsi que divers aspects comme les questions de faisabilité, les simulations et l’analyse des données. Nous utiliserons principalement la production de quarkonium et de saveurs lourdes (et des mesures reliées) dans les collisions A-A pour tester la théorie de perte d’énergie partonique.

- Développpement d'un modèle de pertes d'énergie afin de décrire la suppression des états quarkonia lourds dans les collisions proton-noyau.
- Prédictions de la suppression attendue dans les collisions p-Pb du LHC

- Extension du modèle aux collisions noyau-noyau
- Extension du modèle à paramètre d'impact fixé
- Prédire la suppression attendue dans d'autres canaux comme la production de hadrons légers et lourds

F. Arleo et S. Peigné, 1204.4609 à paraitre dans Physical Review Letters

L'objectif du projet est d'étudier de manière systématique, en chromodynamique quantique perturbative (pQCD), la propagation de partons et les effets de rayonnement dans un milieu QCD chaud ou froid. La recherche sera effectuée sous diverses perspectives complémentaires, théorique, phénoménologique et expérimentale. Notre motivation principale est d'étudier l'atténuation des jets et des saveurs lourdes observée dans les collisions d'ions lourds au RHIC et au LHC, qui est un signal important du Plasma de Quarks et de Gluons (PQG). Une compréhension détaillée des processus de perte d'énergie partonique dans un environnement chaud est cruciale pour appréhender la nature (perturbative ou non-perturbative) du PQG.

Ce programme nécessite de comprendre tout d’abord les pertes d'énergie dans un milieu froid. L'étude systématique de différents processus durs en QCD, où le rayonnement de gluons associé et la perte d'énergie qui en résulte jouent un rôle dominant, nous permettra d’améliorer la compréhension actuelle des effets nucléaires « froids », et de proposer des prédictions précises pour un milieu chaud, dans le cadre de la pQCD. Du point de vue théorique, nous étudierons le rayonnement de gluons associé à divers processus partoniques durs. La notion de perte d'énergie associée à un processus dur devrait fournir une approche unifiée, faisant le lien entre des conditions cinématiques semblant radicalement différentes. Du point de vue phénoménologique, nous comptons obtenir des prédictions pour diverses observables sensibles aux pertes d'énergie. Établir des prédictions réalistes nécessitera tout d'abord une compréhension des collisions p-p. L'étape suivante sera d'élaborer des modèles réalistes pour les collisions p-A et A-A, et de prédire l'effet de la perte d'énergie induite par le milieu pour une grande classe d'observables. Sur le plan expérimental, nous considèrerons surtout les données du LHC prises par l’expérience CMS, ainsi que divers aspects comme les questions de faisabilité, les simulations et l’analyse des données. Nous utiliserons principalement la production de quarkonium et de saveurs lourdes (et des mesures reliées) dans les collisions A-A pour tester la théorie de perte d’énergie partonique.

En résumé, notre projet exploitera les développements théoriques les plus récents en pQCD, ainsi que la richesse du LHC et des résultats déjà obtenus, en mettant l'accent sur les collisions impliquant des noyaux lourds. Il permettra une phénoménologie cohérente, fondée sur une compréhension profonde des processus de perte d'énergie, conduisant à de nouvelles études expérimentales et de nouvelles mesures au LHC.