Victor Tomas MARI SURKAU

Doctorant

Equipe de recherche : Physique des particules

Thèse

"Améliorations du potentiel de la boucle de Polyakov et applications phénoménologiques à la chromodynamique quantique."
Directeur de thèse : Urko Reinosa

Thématiques de recherche

Chromodynamique quantique, Théorie des champs à températures finies, transition confinement/déconfinement, Plasma quarks-gluons

La chromodynamique quantique (QCD) a très bien réussi à décrire les interactions nucléaires, mais certains des principes fondamentaux les plus fascinants de la théorie des interactions fortes sont encore mal compris.Par exemple, le phénomène de confinement, qui lie les quarks à l'intérieur des hadrons, reste une question ouverte majeure et constitue le principal objectif d'investigation de cette thèse.À des températures ou des densités extrêmes, comme dans l'Univers primordial ou dans des corps stellaires denses comme les étoiles à neutrons, on s'attend à ce que la QCD présente des transitions de phase, avec par exemple la formation d'un plasma de quarks et de gluons déconfinés.La compréhension du diagramme de phase de la matière nucléaire est un sujet de recherche très actif et fait l'objet d'expériences à grande échelle, comme les collisions ultra-relativistes d'ions lourds au RHIC et au CERN.

Malheureusement, ces phénomènes se produisent à des échelles énergétiques pour lesquelles les méthodes habituelles de QCD perturbative sont inapplicables, ce qui complique leur description théorique. Les approches non perturbatives typiques telles que la QCD sur réseau ou Schwinger-Dyson ne peuvent pas être appliquées à tous les cas ou s'appuyer sur des approximations difficiles à contrôler. Une approche plus phénoménologique repose sur l'utilisation de modèles QCD à basse énergie, tels que le modèle Nambu-Jona-Lasinio, qui vise à capturer les aspects de la QCD associés à la (rupture) de la symétrie chirale. Ils peuvent être améliorés à températures finies en incluant le confinement via le couplage à la boucle de Polyakov, paramètre d'ordre de la transition confinement/déconfinement. L’avantage de travailler avec des modèles QCD basse énergie est que l’on peut étudier l’impact de divers paramètres de contrôle externes, en particulier concernant la structure des phases (température, potentiel chimique, champs externes), à un coût de calcul inférieur à celui d’une QCD complète.

La boucle de Polyakov et son potentiel thermodynamique associé sont difficiles à évaluer, principalement en raison de l'intensité de la forte interaction. Récemment, une nouvelle proposition a été faite pour accéder au potentiel de la boucle Polyakov, basée sur l'action Curci-Ferrari (CF), une extension massive de l'action QCD dans la jauge de Landau qui vise également à traiter les ambiguïtés de Gribov. L'utilisation de cette configuration a révélé que l'action CF permet une compréhension précise de nombreuses propriétés de la QCD tout en nécessitant des calculs perturbatifs relativement simples. Étant donné que les modèles QCD à basse énergie mentionnés ci-dessus sont couplés au potentiel de la boucle de Polyakov, cela signifie que l'on peut espérer les améliorer en évaluant le potentiel de la boucle de Polyakov de manière perturbatrice dans la configuration CF. L'impact sur les prédictions de cette interaction entre le potentiel de boucle de Polaykov et les modèles QCD basse énergie sera étudié au cours de la thèse. De nouvelles fonctionnalités telles que l'amélioration du groupe de renormalisation ou la reprise des boucles thermiques dures pour des températures plus élevées seront également incluses. D'autres améliorations à apporter incluent l'évaluation des corrections de boucle d'ordre supérieur.