Présentation des activités QCD
Membres permanents impliqués : Mariane Mangin-Brinet, Ingo Schienbein
Notre groupe contribue à la compréhension de la théorie qui régit les interactions fortes : la Chromodynamique Quantique (QCD), L’ambition de la Chromodynamique Quantique est d’expliquer la cohésion des noyaux ainsi que la structure des protons et des neutrons, c’est-à-dire l’essentiel de la matière visible de l’univers. Son domaine d’application est même beaucoup plus vaste puisqu’elle contrôle la structure et les interactions de tous les hadrons : proton, neutron, hypérons, pions, kaons, etc...Quand on sait que les hypérons, particules étranges et instables sur terre, constituent une fraction importante du coeur des étoiles à neutrons ou que les premières microsecondes de l’Univers ont vu le plasma de quarks et de gluons se transformer en hadrons, en omettant bien d’autres domaines essentiels, on ne s’étonnera pas que la QCD soit l’objet d’un immense effort théorique pour en comprendre tous les ressorts.
La QCD est l’une des théories les plus élégantes de l’Histoire des sciences (avec la Relativité Générale) ; elle n’a que peu de paramètres et permet de donner une interprétation physique à un très grand nombre de phénomènes, en utilisant un formalisme compact et bien défini. Nos activités en QCD se concentrent aussi bien sur les aspects perturbatifs de la QCD, que sur les calculs ab initio, donc non perturbatifs.
QCD perturbative
Parmi les ingrédients fondamentaux de la QCD auxquels nous nous intéressons, les distributions de partons (ou PDF) sont des éléments clefs, qui jouent un rôle essentiel pour connecter la dynamique QCD des quarks et des gluons (les constituants fondamentaux de la matière), avec les sections efficaces mesurées dans les collisionneurs de hadrons. Elles représentent une source précieuse d’informations sur la structure partonique des hadrons et des efforts considérables, aussi bien théoriques qu’expérimentaux, ont été consacrés ces dernières années à leur détermination. Nous contribuons en particulier à déterminer les PDF par des ajustements globaux des données d'une grande variété de processus durs en utilisant le cadre théorique nCTEQ, qui a été développé par notre groupe au LPSC avec quelques membres de la collaboration CTEQ. Pour plus d’informations sur les activités PDF et QCD pertubative, cliquez ici.
QCD sur réseau
Un autre angle d’approche consiste à utiliser les techniques de QCD sur réseau, ou LQCD (Lattice QCD). L’objectif de la LQCD – dont le principe s’inspire de la Physique Statistique – est de résoudre rigoureusement la théorie quantique de l’interaction forte, c’est-à-dire de trouver les solutions de cette théorie fondamentale sans hypothèses incontrôlées et avec des précisions rivalisant avec celles atteintes par les expériences. Cette méthode est la seule approche connue à ce jour, qui permet des calculs ab-initio de quantités non perturbatives. Nos activités de QCD sur réseau se concentrent sur le calcul des propriétés des hadrons et sur la renormalisation non perturbative. Comprendre et décrire la structure des hadrons à partir des premiers principes est en effet l'un des buts fondamentaux de la LQCD. Cependant, alors que la LQCD est devenue ces dernières années, une technique de haute précision pour plusieurs observables, le calcul des éléments de matrice du nucléon reste un défi. Pour plus d’informations sur les activités QCD sur réseau, cliquez ici.
Crédit photo : CERN Courier
