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Jet Evolution in Hot and Cold QCD Matter

Domdey, Svend Oliver

German Title: Jet-Entwicklung in heißer und kalter QCD Materie

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Abstract

In this thesis, we study the evolution of energetic partons in hot and cold QCD matter. In both cases, interactions with the medium lead to energy loss of the parton and its transverse momentum broadens. The propagation of partons in cold nuclear matter can be investigated experimentally in deep-inelastic scattering (DIS) on nuclei. We use the dipole model to calculate transverse momentum broadening in DIS on nuclei and compare to experimental data from HERMES. In hot matter, the evolution of the parton shower is strongly modified. To calculate this modification, we construct an additional scattering term in the QCD evolution equations which accounts for scattering of partons in the quark-gluon plasma. With this scattering term, we compute the modified gluon distribution in the shower at small momentum fractions. Furthermore, we calculate the modified fragmentation function of gluons into pions. The scattering term causes energy loss of the parton shower which leads to a suppression of hadrons with large transverse momentum. In the third part of this thesis, we study double dijet production in hadron collisions. This process contains information about the transverse parton distribution of hadrons. As main result, we find that double dijet production will allow for a study of the transverse growth of hadronic wave functions at the LHC.

Translation of abstract (German)

In dieser Arbeit befassen wir uns mit der Evolution energetischer Partonen in heißer und kalter QCD Materie. In beiden Fällen führen Wechselwirkungen mit dem Medium zu Energieverlust des Partons und Verbreiterung seines Transversalimpulses. Die Propagation von Partonen in kalter Kernmaterie kann in tiefinelastischer Streuung (DIS) an Kernen untersucht werden. Wir benutzen das Dipol-Modell, um die Verbreiterung des Transversalimpulses in DIS an Kernen zu berechnen und vergleichen mit experimentellen Daten von HERMES. In einem heißen Medium ist die Evolution des Partonenschauers stark modifiziert. Um diese zu berechnen, konstruieren wir einen zusätzlichen Term in der QCD Entwicklungsgleichung, der die Streuung von Partonen im Quark-Gluon Plasma berücksichtigt. Mit diesem Streuterm berechnen wir die modifizierte Gluonenverteilung im Schauer bei kleinen Impulsbruchteilen. Desweiteren berechnen wir die modifizierte Fragmentierungsfunktion von Gluonen in Pionen. Hierbei verursacht der Streuterm einen Energieverlust des Partonschauers, der zur Unterdrückung von Hadronen mit großem Transversalimpuls führt. Im dritten Teil der Arbeit untersuchen wir doppelte Dijet-Produktion in Hadronen-Kollisionen. Dieser Prozess enthält Informationen über die transversale Partonen-Verteilung in Hadronen. Wir kommen zu dem Ergebnis, dass doppelte Dijet-Produktion eine Studie des transversalen Wachstums von hadronischen Wellenfunktionen am LHC erlaubt.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Pirner, Prof. Dr. Hans-Jürgen
Date of thesis defense: 23 July 2010
Date Deposited: 29 Jul 2010 11:49
Date: 2010
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute for Theoretical Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Quantenchromodynamik, Quark-Gluon-Plasma, Fragmentierung
Uncontrolled Keywords: Jet-Entwicklung , Vielfachstreuung , Schwerionen-KollisionenJet Evolution , multiple interactions , heavy-ion collisions
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