Le modèle de Polyakov, Nambu et Jona-Lasinio et ses applications pour décrire les particules sub-nucléaires

The Polyakov, Nambu and Jona-Lasinio model and its applications to describe the sub-nuclear particles

• Auteur / Autrice : Éric Blanquier
• Direction : Patrice Raynaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénierie des plasmas
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Quarks

Particules (physique)

Mots clés libres

Quark gluon plasma

Boucle de Polyakov

Modèle de Nambu et Jona Lasinio

Baryons

Sections efficaces

Températures et densités finies

Evolution dynamique

Refroidissement d'un plasma de quarks

Résumé

Pour étudier la physique nucléaire des hautes énergies et les phénomènes associés, comme la transition de phase quark-gluon-plasma/matière hadronique, le modèle de Nambu et Jona Lasinio (NJL) constitue une alternative intéressante à la Chromodynamique Quantique, non solvable aux énergies considérées. En effet, le modèle NJL permet de décrire la physique des quarks à températures et densités finies. D'autre part, afin de tenter de corriger une limitation de ce modèle, l'absence de confinement, il a été proposé un couplage des quarks/antiquarks à une boucle de Polyakov, formant le modèle PNJL. L'objectif de cette thèse est de voir les possibilités offertes par les modèles NJL et PNJL, afin de décrire les particules sub-nucléaires pertinentes (quarks, mésons diquarks et baryons), d'étudier leurs interactions et de mener une étude dynamique avec ces particules. Après un rappel des outils pertinents, nous avons modélisé les quarks effectifs u, d, s, et les mésons. Ensuite, nous avons décrit les baryons comme des états liés quarks-diquarks. Une part du travail a concerné le calcul des sections efficaces liées aux réactions possibles avec ces particules. Nous avons incorporé ces travaux dans un code de calcul pour étudier le refroidissement d'un plasma de quarks/antiquarks et son hadronisation. Dans cette étude, chaque particule évolue dans un système où la température et les densités sont des paramètres locaux. Les interactions entre particules sont de deux types : interactions par collisions et interactions à distance, notamment entre quarks. Finalement, nous avons étudié les propriétés de notre approche : qualités, limitations et évolutions possibles.

To study the high energy nuclear physics and the associated phenomenon, as the QGP/hadronic matter phase transition, the Nambu and Jona-Lasinio model (NJL) appears as an interesting alternative of the Quantum Chromodynamics, not solvable at the considered energies. Indeed, the NJL model allows describing the quarks physics, at finite temperatures and densities. Furthermore, in order to try to correct a limitation of the NJL model, i. E. The absence of confinement, it was proposed a coupling of the quarks/antiquarks to a Polyakov loop, forming the PNJL model. The objective of this thesis is to see the possibilities offered by the NJL and PNJL models, to describe relevant sub-nuclear particles (quarks, mesons, diquarks and baryons), to study their interactions, and to proceed to a dynamical study involving these particles. After a recall of the useful tools, we modeled the u, d, s effective quarks and the mesons. Then, we described the baryons as quarks-diquarks bound states. A part of the work concerned the calculations of the cross-sections associated to the possible reactions implying these particles. Then, we incorporated these works in a computer code, in order to study the cooling of a quarks/antiquarks plasma and its hadronization. In this study, each particle evolves in a system in which the temperature and the densities are local parameters. We have two types of interactions: one due to the collisions, and a remote interaction, notably between quarks. Finally, we studied the properties of our approach: qualities, limitations, and possible evolutions.