Laboratoire de Physique
Theorique d'Orsay

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La physique du Modèle Standard : Interaction forte / Standard Model : strong interaction

QCD non perturbative

-  Le groupe de QCD sur réseau travaille sur divers aspects de l’interaction forte dans le domaine non perturbatif. Par ailleurs, la confrontation permanente avec les problèmes de moyens de calcul a conduit un certain nombre de membres du groupe de QCD sur réseau (Ph. Boucaud, O. Pène) à s’engager dans le projet petaQCD pour réfléchir aux manières de développer les programmes de simulation de la QCD et des outils de compilation appropriés aux générations d’ordinateurs à venir.

-  En complément de la QCD sur réseau, le comportement de QCD à basse énergie est décrit par une théorie effective de la brisure de symétrie chirale. Cette brisure pourrait dépendre de façon importante en fonction du nombre de saveurs de masse nulle de la théorie. S. Descotes-Genon en étudie les implications tant sur le plan expérimental (désintégrations des mésons K et eta) que pour le réseau (extrapolation en masses des quarks légers, spectre de l’opérateur de Dirac).

QCD perturbative

Ce groupe s’intéresse à divers aspects de l’interaction forte dans le régime perturbatif :

la physique des fonctions de structure à petit-x et de la diffraction dure est reliée à la phénoménologie des expériences à HERA, LHC, ILC. Avec son groupe, S. Wallon a proposé et étudié différentes observables afin de mettre en évidence des effets propres à la dynamique des QCD dans la limite des très grandes énergies dans le centre de masse. Son groupe travaille en particulier sur les jets Mueller-Navelet (première étude complète faite dans le cadre BFKL à l’ordre des logarithmes sous-dominants), actuellement mesurés au LHC, ainsi que sur les processus exclusifs à haute énergie, qui seront en particulier accessibles dans les projets LHeC et EIC.

La dynamique de QCD perturbative peut être testée grâce aux processus exclusifs durs, dans les expériences à très haute luminosité (JLAB, BELLE, BABAR, COMPASS, PANDA). La factorisation colinéaire, qui exprime les amplitudes de diffusion comme une convolution de fonctions coefficients et d’éléments de matrice d’opérateurs non locaux, fournit pour cela un cadre théorique universel. S. Wallon développe une extension systématique de cette approche afin de prendre en compte les corrections en puissance (développement en twist), par exemple pour l’électroproduction de mésons ou encore dans le cadre d’une classification systématique des distributions de partons généralisées, et étudie en détail ses conséquences phénoménologiques. Il mène également une étude des effets de resommation des singularités molles et colinéaires apparaissant dans les fonctions coefficients, en particulier pour la diffusion Compton profondément virtuelle.

S. Wallon s’intéresse également à la correspondance AdS/CFT, étendue à la QCD, afin d’obtenir des prédictions sur les éléments de matrice non-perturbatifs apparaissant dans la diffusion profondément inélastique e-p ou encore dans la diffusion Compton.

Les sections efficaces à l’ordre NLO décrivant la production de prompt photons et de diphotons sont indispensables pour l’analyse des résultats du Tevatron et du LHC. Récemment la resommation des log(R) dûs à l’isolement des photons (dans un cône de rayon R) a été étudiée par M. Fontannaz.


Non-perturbative QCD

-  The Lattice QCD team woks on several aspects of the strong interaction in the non-perturbative domain. Moreover, the permanent confrontation with the limitations in computing power has led some members of the team (Ph. Boucaud, O. Pène) to an involvement in the petaQCD project, in order to desing the coding of QCD simulations and the write-up of optimized compilation tools with respect to the next generation of computers.

-  As a complement to lattice QCD, the low-energy behaviour of QCD is descried by an effective theory of chiral symmetry breaking. This breakdown could depend on the number of massless flavours of the theory in a significant way. S. Descotes-Genon studies the implications of such a scenarion at the experimental level (K and eta decays) as well as for lattice simulations (extrapolation according to light-quark masses, eigenvalues of the Dirac operator).

Perturbative QCD

The group is interesting in different aspects of QCD in the perturbative regime :

Low-x structure functions and hard scattering physics is related to phenomenology in experiments at HERA, LHC, ILC. With his group, S. Wallon has proposed and studied various observables to probe effects of QCD in the very high energy limit in the center of mass. He is focusing on the Mueller-Navelet jets (first study led fully at NLL within the BFKL framework), presently under investigation at LHC, and on the energetic exclusive processes that will be hopefully seen in the projects LHeC and EIC.

The perturbative QCD dynamics can be tested by hard exclusive processes in experiments with high luminosity (JLAB, Belle, Babar, Compass, Panda). The linear factorisation, which expresses scattering amplitudes as a convolution of short distance coefficients with matrix elements of non local operators, provides a universal theoretical framework. S. Wallon develops a systematic extension of that approcach, to take into account power corrections in the twist series, for instance in the mesons electroproduction or to classify generalised parton distributions ; he studies in detail phenomenological consequences. He also investigates the impact of resumming the soft and colinear singularitiesIl that appear in short distance terms, in particular in the deeply virtual Compton scattering.

A further interest of S. Wallon is AdS/CFT correspondance, extended to QCD, in order to obtain predictions on non-perturbative matrix elements that enter the deep inelastic e-p scattering or the Compton scattering.

NLO cross sections describing the production of prompt photons and diphotons are mandatory in the analysis of experimental data at Tevatron and LHC. Recently, the colinear log(R) resummation to isolate the photons within a cone of radius R has been studied by M. Fontannaz.

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