Infrared correlation functions in Quantum Chromodynamics

par Monica Marcela Peláez Arzúa

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Matthieu Tissier et de Nicolàs Wschebor.

Soutenue le 30-07-2015

à Paris 6 en cotutelle avec l'Universidad de la República (Montevideo) , dans le cadre de École doctorale Physique en Île-de-France (Paris) , en partenariat avec Laboratoire de Physique de la Matière Condensée (laboratoire) .

Le jury était composé de Tereza Mendes, Rodolfo Gambini, Bertrand Lafforge, Michael Reisenberger, John Gracey.

  • Titre traduit

    Fonctions de corrélation infrarouges de la Chromodynamique Quantique


  • Résumé

    Le but de cette thèse est l'étude des fonctions de corrélation des théries Yang-Mills dans le régime infrarouge. Il est connu que, à cause de l'invariance jauge, il est nécessaire de fixer la jauge pour calculer des valeurs moyennes analytiquement. La procedure de fixation gauge standard est la procedure de Faddeev-Popov (FP). Le Lagrangien de FP permet de faire des calculs perturbatifs pour la Chromodynamique Quantique dans le régime de hautes énergies dont les résultats sont comparés avec succès avec des expériences. Cependant, dans le régime de basses énergies, il se trouve que la constante de couplage, calculée avec la procedure antérieure, diverge. En conséquence, la théorie des perturbations standard n'est plus valide. D'autre part, les simulations du réseau trouvent que la constante de couplage est finie avec une valeur modérée même dans le régime infrarouge. Ceci suggère qu'il devrait exister une manière de faire des calculs perturbatifs également dans le régime infrarouge. Cette différence dans la constante de couplage peut être due au fait que la procedure de FP n'est pas bien justifiée dans ce régime. Nous proposons de modifier le Lagrangien de FP avec un terme massif pour les gluons. Cette modification est également justifiée par le fait que le réseau trouve un propagateur du gluon qui paraît massive aux basses énergies. Nous utilisons cette version massive pour calculer à une boucle les fonctions de corrélations à deux et trois points pour une configuration cinématique générale et en dimension quelconque dans la jauge de Landau. On trouve que les comparaisons de notre calcul à une boucle avec les résultat du réseau donnent, en géneral, un très bon accord.


  • Résumé

    The aim of this thesis is to investigate the infrared behaviour of Yang-Mills correlation functions. It is known that the gauge invariance of the theory brings as a consequence the necessity of a gauge fixing procedure in order to compute expectation values analytically. The standard procedure for fixing the gauge is the Faddeev-Popov (FP) procedure which allows one to do perturbation theory in the ultraviolet regime. Perturbative calculations using the FP gauge fixed action successfully reproduce Quantum Chromodynamics observables measured by experiments in the ultraviolet regime. In the infrared regime the coupling constant of the theory computed with the above procedure diverges, and standard perturbation theory does not seem to be valid. However, lattice simulations show that the coupling constant takes finite and not very large value. This suggests that some kind of perturbative calculations should be valid even in the infrared regime. The theoretical justification for the FP procedure depends on the absence of Gribov copies and hence is not valid in the infrared regime (where such copies exist). To correct this we propose to add a mass term for the gluons in the gauge-fixed Lagrangian. The gluon mass term is also motivated by lattice simulations which observe that the gluon propagator behaves as it was massive in the infrared regime. We use this massive extension of the FP gauge fixed action to compute the one loop correction of the two- and three-point correlation functions in the Landau gauge for arbitrary kinematics and dimension. Our one-loop calculations are enough, in general, to reproduce with good accuracy the lattice data available in the literature.


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