Momentum broadening in a highly diluted glasma

Abstract

Das „Colour Glass Condensate“ ist ein Modell, das hochenergetische Kerne im Rahmen einer klassischen Feldtheorie beschreibt. Bei der Kollision zweier solcher Kerne entsteht das sogenannte Glasma. Es ist ein Nichtgleichgewichtszustand, aus dem sich nach kurzer Zeit das „Quark Gluon Plasma“ entwickelt. Wenn durch starke Wechselwirkungen eines Teilchenstrahles oder des ihn erzeugenden Partons mit einem Medium der Strahl nicht vollständig aus dem Medium entkommen und somit den Detektor nur teilweise erreichen kann, spricht man von „jet quenching“. Diese Wechselwirkungen können durch die Untersuchung von Impulsänderungen des Strahles oder des Partons analysiert werden. Die Impulsverbreiterung charakterisiert die Impulsänderung des Partons, das den Strahl erzeugt. Sie beschreibt die zeitliche Änderung des gemittelten Impulsquadrates eines Testteilchens im betrachteten Medium und bildet den zentralen Teil dieser Arbeit. Nach einer Wiederholung der bereits bekannten Beschreibung hochenergetischer Kerne im Rahmen des „Colour Glass Condensate“ werden die boostinvarianten Yang-Mills-Gleichungen vorgestellt, die gemeinsam mit den zugehörigen Anfangsbedingungen die Dynamik des Glasmas festlegen. Danach wird ihre bereits bekannte Lösung bis zur zweiten Ordnung verifiziert. Diese Lösung dient als Ausgangsbasis für die Analyse der Impulsverbreiterung eines Testteilchens im Glasma, der sich der restliche Teil der Arbeit widmet.

The Colour Glass Condensate is a model that describes high energy nuclei in the framework of a classical field theory. When two such nuclei collide, they can create the Glasma, which is the non-equilibrium precursor state of the Quark Gluon Plasma. Jet quenching occurs when a jet or the parton that produces the jet interacts strongly with a medium so that a part of the jet cannot escape to reach the detector. The jet is therefore highly suppressed. Such interactions can be investigated by analysing momentum changes of the parton or the jet. Momentum broadening characterises changes in momentum of the parton that produces the jet. It describes the change in time of the average momentum squared of a test particle in said medium and has already been investigated in various media. It is the central part of this masters thesis. After a review of the description of the colliding high energy nuclei in the Colour Glass Condensate framework, the boost invariant Yang-Mills equations are stated. Together with the corresponding initial conditions, they determine the dynamics of the Glasma. Then, their known solution up to second order is verified. This solution serves as the basis for the following analysis of the momentum broadening in the Glasma, which is the focus of the remaining part of this work.