O processo Drell-Yan e o grande colisor de hádrons

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2016.A cromodinâmica quântica, bem como os critérios utilizados para sua validação em uma análise perturbativa são fundamentais para entendermos os constituintes dos prótons. Em particular, o modelo de pártons e como se dá a evolução da distribuição de pártons dentro dos hádrons que se chocam em colisores como o LHC. Um instrumento poderoso para a determinação das funções de distribuição de pártons é o processo Drell--Yan (produção do par de léptons -- dilépton), resultante da colisão entre prótons no LHC. Uma possibilidade teórica é analisar o processo Drell--Yan em ordem dominante -- onde há apenas a aniquilação de pártons -- com equações de evolução das distribuições. Ao utilizar certas equações para evoluir uma distribuição de pártons, esta passa a depender da escala de energia do processo que, por exemplo, separa as contribuições em ordem dominante daquelas em ordem seguinte à dominante. Através de uma escala de fatorização ótima, pode-se incluir toda a parte relevante em ordem seguinte à dominante já no termo dominante. A escala de fatorização ótima pode ser reduzida se um corte cinemático é imposto no dilépton, possibilitando sondar uma região das distribuições de pártons de fração de momentum pequena, com forte dominância da distribuição de glúons e ainda pouco entendida. Este conjunto teórico é revisado e são colocadas possibilidades de trabalhos futuros na área.Abstract: Quantum chromodynamics, as well as the criteria used for its validation in a perturbative analysis are fundamental to understand the proton constituents. Particularly, the parton model and how the parton distribution evolve in collided hadrons inside colliders such as the LHC. A powerful tool in the determination of the parton distribution functions is the Drell--Yan process (production of a lepton pair -- dilepton), resulting from proton collision at the LHC. A theoretical possibility is to analyze the Drell--Yan process in the leading order -- where there is only parton annihilation -- with distribution evolution equations. Using these equations to evolve a parton distribution, it becomes dependent on the energy scale of the process which, for example, separates the contributions of the leading order from the ones of next-to-leading order. Through an optimum factorization scale, it is possible to include all the relevant part of the next-to-leading order in the leading term. The optimum scale can be reduced if a kinematic cuttoff is imposed on the dilepton, making possible to probe a region of the parton distribution of low momentum fraction, strongly dominated by the gluon distribution and still not well understood. This theoretical set is reviewed and future work possibilities are presented