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Ultimo aggiornamento 30 ott 2017
Autore
Simone Rodini
Sesso M
Esperimento NINPHA
Tipo Laurea Magistrale
Destinazione dopo il cons. del titolo Altro
Università Universita' Di Pavia
Strutt.INFN/Ente
Pavia
Titolo Quark-gluon correlations in parton distributions from light-front wave functions
Abstract La linea guida del lavoro di tesi lo studio della struttura a partoni del protone. Tale struttura non pu essere studiata usando direttamente la cromodinamica quantistica (QCD) perch, a basse energie, la QCD una teoria non-perturbativa. Uno dei migliori metodi di indagine della struttura a partoni del protone lo studio delle funzioni di risposta del protone stesso in processi di scattering elettrodebole. Nellipotesi che linterazione avvenga tra la sonda leptonica e uno dei partoni allinterno del protone bersaglio, la sezione durto del processo pu essere fattorizzata in una parte "hard", perturbativa, descritta dalla QED ed una parte "soft", non-perturbativa. Questultima descritta da funzioni di struttura che contengono tutte le informazioni sulla dinamica interna del protone. Le funzioni di struttura del processo, nellipotesi di grande momento trasferito, sono parametrizzabili in termini di funzioni di correlazione partoniche, che a loro volta sono esprimibili in termini di distribuzione partoniche. Su queste ultime incentrato il lavoro di tesi. Nel primo capitolo, per contestualizzare meglio le osservabili di riferimento, abbiamo fornito una breve rassegna dei processi di tipo deep inelastic (profondamente inelastici). Poich per calcolare le distribuzioni partoniche conveniente adottare la quantizzazione su una ipersuficie tangente al cono di luce (light-front form) abbiamo dedicato il secondo capitolo allapprofondimento di questa forma di quantizzazione, mettendo in luce i principali vantaggi e le maggiori differenze rispetto alla quantizzazione canonica. Nello stesso capitolo abbiamo studiato lo sviluppo dello stato di protone sullo spazio di Fock, costruito partendo dal vuoto della light-front form. Ogni stato di Fock nello sviluppo compare moltiplicato per un coefficiente che corrisponde alla funzione donda light-front (LFWF). Ogni LFWF pu essere interpretata come lampiezza di probabilit del corrispondente stato partonico nel protone. Tramite propriet di simmetria dello stato di protone, le LFWF possono essere ulteriormente parametrizzate, indipendentemente da ogni modello specifico, in termini di ampiezze donda, che sono funzioni scalari nello spazio dei momenti. Queste ampiezze contengono le informazioni sulla dinamica non-perturbativa dei partoni allinterno del protone. Nel lavoro di tesi abbiamo considerato solo stati di Fock, e quindi ampiezze donda light-front, con momento angolare orbitale dei partoni nullo ed abbiamo troncato lo sviluppo allo stato che contiene anche un gluone, andando oltre la parametrizzazione utilizzata usualmente in letteratura, in cui si considera solamente lo stato a tre quark. Abbiamo utilizzato le informazioni fornite dai calcoli di lattice-QCD per ottenere una parametrizzazione per le ampiezze donda light-front. Il terzo capitolo dedicato allo studio delle funzioni di correlazione dei partoni, studio che effettuato sviluppando tali funzioni in potenze inverse della scala energetica del processo fisico in esame. Tale sviluppo noto come sviluppo di twist. Ogni termine dello sviluppo rappresenta una distribuzione partonica. Nel caso di processi inclusivi di scattering di tipo deep inelastic, queste distribuzioni dipendono solamente dalla frazione del momento longitudinale del protone portato dai partoni e sono note come funzioni di distribuzione partoniche (parton distribution functions in inglese, abbreviato con PDF). Nel caso di processi di scattering semi-inclusivi di tipo deep inelastic, in cui viene rivelato un singolo adrone nello stato finale, le distribuzioni partoniche dipendono anche dal momento trasverso che i partoni hanno allinterno del protone, e sono note come distribuzioni partoniche dipendenti dal momento trasverso (in inglese transversemomentum dependent parton distributions, abbreviato con TMD). Nel quarto capitolo della tesi ci siamo concentrati sia sulle PDF che sulle TMD per studiare la struttura partonica del protone. Nellambito della quantizzazione light-front abbiamo ricavato linterpretazione probabilistica per le PDF e le TMD dominanti (leading) nello sviluppo di twist. Abbiamo calcolato le TMD come overlap di funzioni donda light-front. Da queste espressioni, integrando la dipendenza dal momento trasverso, abbiamo ottenuto una espressione esplicita per le PDF. Abbiamo discusso i risultati numerici ottenuti sia per le TMD sia per le PDF. Abbiamo inoltre confrontato i risultati delle PDF con le parametrizzazioni esistenti in letteratura. Infine, abbiamo calcolato le diverse cariche del protone e le abbiamo confrontate con i valori ricavati da modelli o parametrizzazioni estratte da dati sperimentali. Nella seconda parte del capitolo abbiamo ricavato una espressione per una delle distribuzioni sub-leading in termini di un contributo leading e di un puro contributo sub-leading. Le distribuzioni partoniche sub-leading non hanno una interpretazione probabilistica, ma descrivono le correlazioni quark-gluone allinterno del protone. Nel capitolo viene presentato il calcolo esplicito di questo puro contributo sub-leading. Questo risultato innovativo perch la prima volta che viene ottenuto in un modello non-perturbativo di tipo light-front, che tiene conto esplicitamente delle correlazioni quark-gluone. I risultati numerici mostrano come il puro contributo sub-leading non sia trascurabile rispetto a quello leading. In futuro, nostra intenzione estendere i risultati ottenuti in tesi, tenendo conto anche delle componenti dello stato di Fock con momento angolare orbitale dei partoni diverso da zero. Il lavoro svolto potr inoltre essere utile per predire osservabili collegate alle TMD e fornire quindi una guida interpretativa per lanalisi di esperimenti in corso e pianificati in diversi laboratori, quali il Thomas Jefferson Laboratorio (Newport News, USA), Brookhaven National Laboratory (Long Island, USA) e CERN (Ginevra, Svizzera), nellambito dellesperimento COMPASS.
Anno iscrizione 2016
Data conseguimento 27 ott 2017
Luogo conseguimento Pavia
Relatore/i
Barbara Pasquini   
File PDF
File PS