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Shining Light on Saturated Gluons

Descrizione del progetto

Saturazione dei gluoni nel corso di interazioni adroniche ad alte energie

La cromodinamica quantistica descrive le interazioni forti tra quark e gluoni, laddove questi ultimi sono le particelle elementari che mediano la forza forte e producono adroni come protoni e neutroni «incollando» insieme più quark. La teoria del campo efficace del condensato di vetro colorato suggerisce che gli effetti di saturazione, a causa di un’elevata densità di gluoni e quark, svolgono un ruolo importante nelle interazioni adroniche ad alte energie; ciononostante, non è ancora stato rilevato un chiaro segnale della saturazione dei gluoni. L’Electron-Ion Collider (EIC, collisore elettroni-ioni) consentirà presto lo svolgimento di studi ad alta precisione sulla materia adronica ad alta densità. Il progetto GlueSatLight, finanziato dal CER, si propone di far progredire l’approccio del condensato di vetro colorato alla cromodinamica quantistica ad alte energie, permettendo la descrizione simultanea di più processi di scattering per sondare le dinamiche non lineari nell’era dell’EIC.

Obiettivo

In this project the properties of hadronic matter with emergent non-linear saturation phenomena at extremely large parton densities are theoretically determined. This is achieved by studying Quantum Chromodynamics (QCD), describing the strong interactions between quarks and gluons, at high energies.

There are solid theoretical arguments formulated in the Color Glass Condensate (CGC) effective field theory to suggest that saturation effects play a major role in hadronic interactions at high energies. However, so far no clear signal of gluon saturation have been observed. This will change when the Electron-Ion Collider (EIC) starts to measure photon-mediated electron-nucleus collisions allowing for precision studies of high density hadronic matter in heavy nuclei.

We develop the CGC approach to high-energy QCD to the level where, for the first time, multiple scattering processes can be simultaneously described from the unified framework at next-to-leading order accuracy. These developments are necessary to bring the theoretical framework to the level required to probe non-linear dynamics in the EIC era.

We extract the non-perturbative proton structure from global analyses and determine if non-linear QCD dynamics is observable in current collider energies. We calculate predictions for the EIC and determine how different processes at the EIC probe gluon saturation. Before the EIC, photon-induced processes at high energies are available at the LHC in ultra peripheral collisions that we use to extract, for the first time, the effect of non-linear dynamics on the nuclear high-energy structure at NLO accuracy.

The fundamentally important results are applied to develop a new description for the initial condition of heavy ion collisions where Quark Gluon Plasma (QGP) is produced. We determine the effect of NLO initial state description on the extraction of fundamental QGP properties, and quantify the synergies between the LHC heavy ion program and future EIC.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-COG

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Istituzione ospitante

JYVASKYLAN YLIOPISTO
Contributo netto dell'UE
€ 1 989 289,00
Costo totale
€ 1 989 289,00

Beneficiari (1)