À faible densité baryonique et à basse température, les quarks et les gluons sont confinés dans des états liés (protons, neutrons, pions, etc.) et ne peuvent exister sous forme d’états individuels. La chromodynamique quantique sur réseau prédit une transition de déconfinement à haute température ou à forte densité baryonique, qui libère les quarks et les gluons pour former un état appelé « plasma quark-gluon ». Au cours de l’expansion de l’univers primitif, cette transition n’a laissé aucune trace visible accessible aux observations astronomiques. Des expériences visant à recréer les conditions de cette transition sont réalisées
(LHC au CERN, RHIC au BNL) en faisant entrer en collision de gros noyaux atomiques à des énergies relativistes. Les membres de l’IPhT participent à des études sur divers aspects de la théorie de ces collisions.
La densité des gluons à l’intérieur des nucléons et des noyaux augmente avec l’énergie, mais cette croissance sature en raison des recombinaisons de gluons au-delà d’une certaine densité critique appelée échelle de saturation des gluons. Ce phénomène joue un rôle crucial dans la description théorique des premières étapes d’une collision entre deux noyaux à haute énergie. La saturation des gluons a également été étudiée en tant que telle, afin d’améliorer le formalisme avec des corrections d’ordre supérieur et de déterminer de bonnes observables susceptibles de révéler expérimentalement ses principales caractéristiques.
La matière produite lors d’une collision est initialement loin de l’équilibre. L’équilibrage dans un tel système implique une compétition entre les collisions, qui redistribuent les impulsions, et l’expansion longitudinale qui réduit les impulsions longitudinales. Plusieurs aspects de cette question ont été étudiés : l’isotropisation dans l’espace des impulsions, l’apparition d’un écoulement hydrodynamique et la dynamique des quarks lourds plongés dans le plasma quark-gluon.
En chromodynamique quantique, une classe importante d’observables est basée sur les « jets », c’est-à-dire des faisceaux collimatés de particules dont la définition est insensible aux divergences colinéaires et infrarouges. La manière dont ces jets sont modifiés lorsqu’ils traversent un milieu dense tel que le plasma quark-gluon fait l’objet de recherches intensives, car ces modifications sont potentiellement de bons candidats pour extraire des informations sur le milieu traversé. Parallèlement, des études ont été consacrées à divers aspects des jets dans le vide (algorithmes de jets, gerbes de partons et générateurs d’événements au-delà de l’ordre dominant, sous-structure des jets).
Membres
Permanents
François Gelis
Edmond Iancu
Jean-Yves Ollitrault
Gregory Soyez
Émérites
Jean-Paul Blaizot