Dans l´étude théorique des collisions proton-noyau, les projectiles peuvent être décrits comme des flux de charges de couleur dans les directions de leurs trajectoires respectives. Ces charges de couleur se couplent aux gluons, qui ensuite produisent les particules observées dans l´état final (gluons, quarks, qui deviennent ensuite des hadrons).
https://fr.wikipedia.org/wiki/Hadron
L´approche traditionnelle pour réaliser ces calculs est de commencer par résoudre les équations qui gouvernent le champ de gluons (appelées équations de Yang-Mills) en fonction des charges de couleur. Cette solution est ensuite utilisée pour calculer la probabilité d´un état final donné. Une complication majeure dans cette approche vient du fait que ces solutions ne sont pas uniques: il en existe une infinité, qui décrivent pourtant la même situation physique (elles sont reliées les unes aux autres par une transformation appelée transformation de jauge). Cette complication implique que beaucoup d´efforts sont déployés pour calculer des termes qui ne contribuent pas aux quantités observables à la fin.
Dans ce travail, François Gélis, physicien à l’IPhT, est parti de l´observation selon laquelle les solutions des équations de Yang-Mills sont en fait des sommes de diagrammes de Feynman en arbre. Grâce à cette analogie, il a pu utiliser pour ce problème des outils qui avaient été dévelopés à l´origine pour calculer des amplitudes de diffusion.
Il a utilisé une extension de la récursion découverte par Britto, Cachazo, Feng et Witten (cette méthode permet de calculer récursivement des amplitudes sans passer par les diagrammes de Feynman) pour calculer directement l´amplitude de production d´un gluon dans une collision proton-noyau. Cette approche nous a permis d´obtenir ce résultat (qui avait été obtenu auparavant par la méthode traditionnelle) d´une manière qui ne nécessite pas de fixer la jauge,
et qui évite complètement le calcul de diagrammes de Feynman.
Qui plus est, ce travail ouvre des perspectives concernant l´utilisation d´autres méthodes développées dans le domaine de la physique des hautes énergies, comme par exemple l’unitarité généralisée pour obtenir plus facilement les corrections d´ordre supérieur à ce processus.