Et farverigt kig på hurtigtflyvende partikler

Den stærke kernekraft er en af ​​de fire grundlæggende naturkræfter, sammen med de elektromagnetiske, gravitationelle og svage kernekræfter. Den gren af ​​partikelfysikken, der beskæftiger sig med den stærke kernekraft, kaldes kvantekromodynamik (QCD). Udtrykket "chromo" refererer til ladningen i teorien, som kaldes farve (ikke relateret til ordets dagligdags betydning i form af synligt lys). Det er vigtigt at forstå mere om QCD, da det giver os en bedre forståelse af naturen som helhed og det univers, vi indtager. Denne afhandling udvikler nye ligninger, der beskriver, hvordan mængder målt i eksperimenter afhænger af energi. En sådan ligning beskriver odderonens energiafhængighed, en partikel, der er blevet berømt i internationale nyheder for nylig på grund af dens observation på CERN i slutningen af ​​2020. Vi bruger også en ny metode til at beregne evolutionsligninger uden at gøre den sædvanlige antagelse, at QCD har uendeligt mange farver, i stedet for de tre farver, den har i virkeligheden.

Det er meget svært at måle kvarker og gluoner direkte, fordi de kun forekommer i bundne tilstande, såsom protonen. Imidlertid, dette er muligt ved højenergipartikelkollidere såsom LHC (Large Hadron Collider) ved CERN (European Organisation for Nuclear Research) og RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) ved BNL (Brookhaven National Laboratory) og den fremtidige EIC (Electron-Ion Collider) ). Disse store maskiner kan accelerere partikler til tæt på lysets hastighed, giver adgang til de korte skalaer, hvor kvarker og gluoner kan ses.

QCD er en teori, hvor det er svært at lave teoretiske forudsigelser for og analysere data fra eksperimenter. Dette speciale bruger en effektiv teoriformulering for den høje energigrænse kaldet farveglaskondensat (CGC). I denne teori, vi betragter kollisionen mellem enhver hadron eller kerne (kaldet "målet") med enhver form for anden partikel (kaldet projektilet).

Målet er modelleret som et tæt, pandekagelignende struktur bestående af kvarker og gluoner, rejser med meget høj hastighed mod projektilet. Dette medie er det, der kaldes CGC. I dette speciale vi undersøger samspillet mellem målet og projektilet i visse specifikke tilfælde, der er relevante for bestemte kollisioner. De ligninger, vi studerer, styrer, hvordan disse interaktioner ændrer sig ved forskellige energiskalaer. CGC er et nyt og hurtigt voksende felt inden for partikelfysikverdenen.