A teoria de Glauber-Gribov na produção exclusiva de dijatos em colisões nucleares

Abstract

Esta dissertação investiga, no regime de altas energias, a produção exclusiva de dijatos em colisões ultraperiféricas, assim como sua função de correlação azimutal. O objetivo central é analisar esses observáveis, pois podem ser sensíveis à distribuição espacial de quarks e glúons e às correlações entre pártons em condições extremas. Tais efeitos conectam-se a questões fundamentais da Cromodinâmica Quântica (Quantum Chromodynamics?QCD), como confinamento, hadronização e interação de cargas de cor com a matéria nuclear. Para fundamentar o estudo, este trabalho revisa a fundamentação teórica necessária, como elementos do Modelo Padrão (Standard Model?SM) e QCD, o Espalhamento Profundamente Inelástico (Deep Inelastic Scattering?DIS), funções de estrutura e equações de evolução da física de altas energias, destacando o papel da saturação gluônica em pequeno x. No contexto fenomenológico de íons pesados, é discutida a cinemática, centralidade e geometria via modelo de Glauber, além de observáveis coletivos das colisões e a correlação azimutal. No regime de pequeno x, a abordagem de dipolos e o modelo de Glauber?Gribov são apresentados como base para descrever múltiplas interações, visando aplicações em processos exclusivos em fotoprodução de dijatos. Os resultados obtidos para função de correlação azimutal mostram que, em colisões fóton-próton, o observável é genuinamente sensível aos detalhes da dinâmica de saturação partônica e que os modelos para parametrização da amplitude de dipolos, IP-Sat, bCGC e GBW, produzem previsões distinguíveis entre si. Para o caso fóton?núcleo, em colisões ultraperiféricas, em que os efeitos do meio têm pouca relevância. Ademais, as computações com a teoria de Glauber?Gribov sugerem que os fenômenos de supressão não podem ser explicados apenas com efeitos de saturação no estado inicial no canal difrativo. Por fim, o texto contextualiza a relevância desses estudos para medições no futuro colisor elétron-íon (Electron Ion Collider?EIC), onde extensões desses resultados para correlações de dois hádrons podem fornecer novas informações sobre a estrutura tridimensional nuclear, pois são dependentes da distribuição de momento transversal dos glúons. Outra possível continuidade é investigar como a função de correlação azimutal é afetada por efeitos do meio, como o jet quenching, no plasma de quarks e glúons, e separar essa contribuição dos efeitos de estado inicial, como aquelas estudadas neste trabalho.

Abstract: This dissertation investigates, in the high-energy regime, the exclusive production of dijets in ultraperipheral collisions, as well as their azimuthal correlation function. The central goal is to analyze these observables, since they can be sensitive to the spatial distribution of quarks and gluons, as well as to parton?parton correlations under extreme conditions. Such effects are connected to fundamental questions in Quantum Chromodynamics (QCD), including confinement, hadronization, and the interaction of color charges with nuclear matter. To provide the necessary theoretical basis, this work reviews the main ingredients required for the analysis, including elements of the Standard Model (SM) and QCD, Deep Inelastic Scattering (DIS), structure functions, and evolution equations in high-energy physics, emphasizing the role of gluon saturation at small x. Within the phenomenology of heavy-ion collisions, we discuss kinematics, centrality, and geometry through the Glauber model, as well as collective observables and azimuthal correlations. In the small-x regime, the color-dipole approach and the Glauber?Gribov model are presented as a framework to describe multiple interactions, with a view toward applications to exclusive processes in dijet photoproduction. Our results for azimuthal correlation function show that this observable is genuinely sensitive to the details of partonic saturation dynamics in photon?proton collisions, and that the dipole-amplitude parametrizations IP-Sat, bCGC, and GBW yield distinguishable predictions. For the photon?nucleus case in ultraperipheral collisions?where medium effects are expected to play a minor role?our Glauber?Gribov computations suggest that suppression phenomena cannot be explained solely by initial-state saturation effects in the diffractive channel. Finally, we place the relevance of these studies in the context of measurements at the future Electron?Ion Collider (EIC), where two-particle correlations may provide new information on the three-dimensional nuclear structure, since they depend on the gluon transverse-momentum distribution. A further extension is to investigate how azimuthal correlation function is affected by medium-induced effects, such as jet quenching in the quark?gluon plasma, and to disentangle that contribution from initial-state effects, such as those studied in this work.