Osiągniecia BP2 2013-16: Badania teoretyczne rozpraszania cząstek elementarnych przy średnich i wysokich energiach

Posługując się zaawansowanymi teoretycznymi metodami chromodynamiki kwantowej przeprowadzono analizę efektów dekorelacji w produkcji dżetów. Po raz pierwszy uwzględniono wszystkie dostępne/znane obecnie teoretyczne fakty dotyczące opisu tego procesu. Spektakularność tego wyniku polega przede wszystkim na jego zgodności z danymi dostarczonymi przez kolaboracje CMS z LHC oraz na tym, iz otrzymane wyniki pozwolą w przyszłości postulować pomiary nowych własności. Dodatkowo udało się wyznaczyć optymalna skale renormalizacji odpowiadającą za wartość silnej stałej sprzężenia. Zaowocowało to opublikowaniem w renomowanych pismach serii prac [1]. Bardzo ważnym elementem tych analiz było zaproponowanie i oszacowanie wkładu nowego mechanizmu produkcji opisywanych dżetów a opartego na wykorzystaniu podwójnych rozkładów partonowych. Takie rozkłady występują w przypadku niezależnej produkcji każdego z tychże dżetow. Potwierdzono tym samym wiarygodność przewidywań teoretycznych dotyczących produkcji dżetów jako takich.

Następnie w szeregu pracach [2] rozwinięta w NCBJ metoda została użyta po raz pierwszy do uwzględnienia poprawek radiacyjnych. Zrobiono to po to by opisać wybrane i niesłychanie ważne z eksperymentalnego punktu widzenia fenomenologiczne procesy ekskluzywnych produkcji dyfrakcyjnej dwóch i trzech dżetów. Taka produkcja dzetow jest przedmiotem pomiarów w HERZe oraz będzie przedmiotem planowanych doświadczeń w LHC jak i w przyszłym Electron Ion Collider. To miedzy innymi dlatego opracowano wyrażenie na przekrój czynny dla tych procesów. Trzeba podkreślić, iż wyprowadzone wyrażenie jest wolne od rozbieżności podczerwonych oraz rozbieżności pośpieszności (rapidity). Ten wynik jest obecnie punktem wyjścia dla kolejnych prac mających na celu otrzymanie ilościowych przewidywań teoretycznych, które dalej można będzie porównać z danymi doświadczalnymi.

Dużą uwagę poświęcono tez badaniom różnorakich cech struktury hadronów odkrywanych w twardych procesach ekskluzywnych, jak: czasopodobne rozpraszania Comptona, fotoprodukcja cząstki powabnej (charmonium), produkcja mezonu powabnego w zderzeniach neutrina na nukleonie. Wyniki także są spektakularne, zostały one opublikowane w najlepszych pismach jak:

Phys. Rev. Lett, J. High Energy Phys , Phys. Rev. D. Wbrew wcześniejszym oczekiwaniom, wykazano w nich przede wszystkim duży wkład gluonów do przekroju czynnego. To pozwala myśleć o eksperymentalnym badaniu ich rozkładów np.: w Jefferson Laboratory w USA. Pokazano tez jak eksperymenty z neutrinami mogą posłużyć do odkrywania własności rozkładów poprzeczności kwarków w nukleonie. To zwykle umyka doświadczalnej weryfikacji.

[1] B. Ducloue, L. Szymanowski, S. Wallon, J. High Energy Physics 1305 (2013) 096, Phys. Rev. Lett. 112 (2014) 082003, Phys. Lett. B738 (2014) 311, Phys. Rev. D 92 (2015) 7, 076002 , A.H. Mueller, L. Szymanowski, S. Wallon, B.W. Xiao, F. Yuan, J. High Energy Physics 1603 (2016) 096

[2] R. Boussarie, A.V. Grabovsky, L. Szymanowski and S. Wallon, J. High Energy Physics 09 (2014) 026, ibid 11 (2016) 149,

[3] H. Moutarde, B. Pire, F. Sabatie, L. Szymanowski, J. Wagner, Phys. Rev. D 87 (2013) 054029, Few Body Syst 55 (2014) 339; B. Pire and L. Szymanowski, Phys. Rev. Lett. 115 (2015) 092001; J.P. Lansberg, L. Szymanowski and J. Wagner, J. High Energy Phys. 09 (2015) 087; J. Wagner, L. Szymanowski, B. Pire and D.Yu. Ivanov, AIP Conf. Proc. 1654 (2015) 090003