Distribuições partônicas e correções de potência ao espalhamento profundamente inelástico

Abstract

Quarks e glúons, ou pártons, são partículas fundamentais que interagem fortemente e só existem confinadas em estados ligados: hádrons. A estrutura hadrônica pode ser sondada por meio de colisões hadrônicas em altas energias, porém a descrição das interações partônicas necessita de conhecimento do espalhamento em curtas distâncias, além da distribuição de partículas no hádron; só o primeiro pode ser obtido por um cálculo ab initio, ao passo que a segunda necessita, atualmente, ser ajustada conforme as medidas experimentais. As distribuições disponíveis atualmente são bem determinadas quando as escalas de massa do processo são suficientemente maiores do que as massas hadrônicas, porém quando as escalas possuem magnitude similar e a fração de momento colinear do párton em relação ao hádron é pequena, correções possivelmente grandes devem ser consideradas. Nesta dissertação é estudado o impacto de correções absortiva e de confinamento na qualidade do ajuste das distribuições de pártons, mensurada pelo valor de /d.o.f., e, em especial, na distribuição de glúons. A correção absortiva é pertinente devido à alta densidade de glúons na região semimacia e descrita a partir da recombinação de escadas de glúons e do formalismo difrativo na teoria de Regge. Concomitantemente, a correção de confinamento está associada ao congelamento da constante de acoplamento na região infravermelha, resultado decorrente principalmente de métodos perturbativos aprimorados e de cromodinâmica quântica na rede, e é implementada empregando a proposta oriunda da teoria de perturbação analítica massiva. Para a realização dos ajustes são utilizados dados de espalhamento lepton-próton profundamente inelástico inclusivo e difrativo advindos do HERA. São utilizadas duas parametrizações para a distribuição de glúons, uma possibilitando que esta se torne negativa e outra restringindo-a a valores positivos. É demonstrado que a inclusão da correção absortiva provoca uma melhora na qualidade do ajuste, fazendo com que o /d.o.f. decaia de 1,225 para 1,099, enquanto que a correção de confinamento não provoca impacto significante na qualidade. No que tange a distribuição de glúons, ambas correções fazem com que ela se torne maior, mais plana e menos restritiva, com ambas parametrizações, em baixas escalas. Além disso, também é encontrado que a parametrização negativa melhora marginalmente o ajuste, contudo é instável com relação à inclusão dos dados semimacios.<br>

Abstract : Quarks and gluons, or partons, are fundamental particles which interact strongly and exist only in bound states: hadrons. The hadronic structure can be probed in hadronic collisions at high energies, but the description of partonic interactions requires knowledge of the scattering in small distances, besides the one of distribution of particles in the hadron; only the first can be obtained from an ab initio calculation, while the second, currently, has to be adjusted according to experimental measurements. The current available distributions are well determined when the mass scales of the process are sufficiently larger then the hadronic masses, however, if the scales are of similar magnitude and the fraction of collinear momentum of the parton in relation to the hadron is small, possibly large corrections must be considered. In this dissertation we study the impact of absorptive and confinement corrections in the quality of the fit of the distributions, measured by the /d.o.f., and, specially, in the gluon distribution. The absorptive correction is relevant due to the high density of gluons in the semi-soft region and is described by the recombination of gluon ladders and the diffractive formalism of Regge theory. Concomitantly, the confinement correction is associated to the freezing of the coupling constant in the infrared region, a result mostly due to improved perturbation theory and lattice quantum chromodynamics, which is implemented employing the proposal from massive analytic perturbation theory. The fits are performed using data from inclusive deep inelastic and diffractive lepton-proton scattering from HERA. Two parametrizations are used for the gluon distribution, one allowing it to become negative and another restricting it to positive values. It is demonstrated that the inclusion of the absorptive correction provokes an improvement in the quality of the fit, causing the /d .o.f. to decay from 1,225 to 1,099, while the confinement correction does not improve the quality. In reference of the gluon distribution, both corrections make it become larger, more flat and less restrictive, with both parametrizations, at low scales. Besides, it is also found that the negative parametrization marginally improves the fit, yet it is unstable with relation to the inclusion of semisoft data.