Transverse Momentum Dependent Parton Distribution Functions (TMDs) describe the distribution of partons as a function of their transverse momentum, as well as their longitudinal momentum with respect to the parent hadron. Being nonperturbative QCD (Quantum Chromo-Dynamics) objects, they cannot be calculated from first principles. The extraction of TMDs from data is usually made by parameterizing them with a chosen functional form. On the other hand, model calculations can be used to obtain parton distribution functions starting from certain assumptions about the internal dynamics of the hadron. Testing these assumptions allows us to improve our understanding of the structure of hadrons. However, TMDs as well as other distribution functions evolve with the scale Q² at which one probes the nucleon, and model TMDs are usually meant to describe reality at a scale which is lower than the scales of experimental extraction. In the first part of the thesis, the theory of Transverse Momentum Distributions is presented. The formalism of Soft-Collinear Effective Theory (SCET) is introduced, and it is shown its application to the factorization of the Drell-Yan cross section, which allows to give a proper definition of TMD and derive the evolution equations. In the second part, TMD evolution equations are applied to the unpolarized f1 TMDs coming from two different models for the proton: a diquark spectator model, and a light-cone constituent quark model. Different forms for the nonperturbative part of the TMD evolution kernel are tested, together with different prescriptions for the separation of the perturbative and nonperturbative parts of the evolution. The results are compared with TMD parameterizations from data fitting.
Le Transverse Momentum Dependent Parton Distribution Functions (TMD) descrivono la distribuzione dei partoni in funzione del loro momento trasverso, oltre che del loro momento longitudinale rispetto all’adrone genitore. Essendo oggetto della QCD (Cromo-Dinamica Quantistica) non perturbativa, non possono essere calcolate da principi primi. L’estrazione delle TMD dai dati avviene di solito parametrizzandole con delle forme funzionali scelte. D’altro canto, esistono i calcoli di modello, che forniscono le funzioni di distribuzione dei partoni sulla base di certe assunzioni riguardo la dinamica interna dell’adrone. Testare queste assunzioni ci permette di migliorare la nostra comprensione della struttura adronica. Tuttavia, le TMD, così come le altre funzioni di distribuzione, evolvono con la scala Q² alla quale il nucleone viene “osservato”, e ci si aspetta che le TMD di modello descrivano la realtà a scale più basse di quelle delle estrazioni sperimentali. Nella prima parte della tesi viene presentata la teoria delle Transverse Momentum Distributions. Viene introdotto il formalismo della Soft-Collinear Effective Theory (SCET), e mostrata la sua applicazione alla fattorizzazione della sezione d’urto del processo Drell-Yan, che permette di dare una appropriata definizione di TMD e derivare le equazioni di evoluzione. Nella seconda parte, le equazioni di evoluzione TMD vengono applicate alle TMD non polarizzate (f1) provenienti da due diversi modelli per il protone: un modello a diquark spettatore, e un modello “light-cone constituent quark”. Vengono testate diverse forme per la parte non perturbativa del kernel di evoluzione, insieme a diverse prescrizioni per la separazione delle parti perturbativa e non perturbativa dell’evoluzione. I risultati vengono comparati con parametrizzazioni delle TMD provenienti dai fit.
L'evoluzione delle distribuzioni in momento trasverso dei partoni: presentazione della teoria e applicazione a calcoli di modello
PIACENZA, FULVIO
2015/2016
Abstract
Transverse Momentum Dependent Parton Distribution Functions (TMDs) describe the distribution of partons as a function of their transverse momentum, as well as their longitudinal momentum with respect to the parent hadron. Being nonperturbative QCD (Quantum Chromo-Dynamics) objects, they cannot be calculated from first principles. The extraction of TMDs from data is usually made by parameterizing them with a chosen functional form. On the other hand, model calculations can be used to obtain parton distribution functions starting from certain assumptions about the internal dynamics of the hadron. Testing these assumptions allows us to improve our understanding of the structure of hadrons. However, TMDs as well as other distribution functions evolve with the scale Q² at which one probes the nucleon, and model TMDs are usually meant to describe reality at a scale which is lower than the scales of experimental extraction. In the first part of the thesis, the theory of Transverse Momentum Distributions is presented. The formalism of Soft-Collinear Effective Theory (SCET) is introduced, and it is shown its application to the factorization of the Drell-Yan cross section, which allows to give a proper definition of TMD and derive the evolution equations. In the second part, TMD evolution equations are applied to the unpolarized f1 TMDs coming from two different models for the proton: a diquark spectator model, and a light-cone constituent quark model. Different forms for the nonperturbative part of the TMD evolution kernel are tested, together with different prescriptions for the separation of the perturbative and nonperturbative parts of the evolution. The results are compared with TMD parameterizations from data fitting.È consentito all'utente scaricare e condividere i documenti disponibili a testo pieno in UNITESI UNIPV nel rispetto della licenza Creative Commons del tipo CC BY NC ND.
Per maggiori informazioni e per verifiche sull'eventuale disponibilità del file scrivere a: unitesi@unipv.it.
https://hdl.handle.net/20.500.14239/23482