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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.76.2023.tde-03042023-101558
Document
Author
Full name
Matheus Costa Cerqueira
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2023
Supervisor
Committee
Mendes, Tereza Cristina da Rocha (President)
Aguilar, Arlene Cristina
Boito, Diogo Rodrigues
Mintz, Bruno Werneck
Oxman, Luis Esteban
Title in Portuguese
Estudo numérico de correlações gluônicas em teorias de Yang-Mills a temperatura finita
Keywords in Portuguese
Algoritmos de Otimização
Correlações Gluônicas
Fixação de gauge de Landau
QCD a Temperatura Finita
QCD na Rede e Confinamento
Abstract in Portuguese
A cromodinâmica quântica (QCD) é a teoria de gauge que descreve as interações fortes, com uma lagrangiana baseada em campos quânticos de quarks interagindo por troca de glúons, que são os bósons de gauge da teoria, análogos aos fótons no eletromagnetismo. Uma característica central da QCD é que ela apresenta comportamentos distintos nos regimes de altas e baixas energias, sendo observado que, a baixas energias, os quarks e glúons estão confinados em partículas chamadas de hádrons, que são na verdade estados ligados de quarks. O limite de baixas energias da QCD, e em geral das teorias de Yang-Mills, pode ser estudado de forma não perturbativa, através da formulação da teoria em uma rede espaço-temporal, conhecida como QCD na rede, utilizando simulações numéricas com métodos de Monte Carlo. Este trabalho investiga aspectos dessas simulações, considerando as teorias de Yang-Mills (ou QCD pura, sem férmions) para os grupos de gauge SU(2) e SU(3). Apresentamos, nesta tese, uma introdução às teorias de Yang-Mills, ao problema do confinamento e à formulação de rede, além de um estudo detalhado da fixação de gauge de Landau, incluindo uma contribuição original para a otimização de métodos no caso SU(3). Nosso objetivo é o cálculo do propagador de glúons utilizando a fixação de gauge de Landau em redes assimétricas (temperatura finita), para melhor compreensão do fenômeno de desconfinamento de cor na região da temperatura crítica, e como ele se manifesta nas correlações dos campos gluônicos da teoria.
Title in English
Numerical study of gluonic correlations in Yang-Mills theories at finite temperature
Keywords in English
Gluonic Correlation
Landau Gauge Fixing
Lattice QCD and Confinement
Optimization Algorithms, QCD at Finite Temperature
Abstract in English
Quantum chromodynamics (QCD) is the gauge theory that describes the strong interactions, with a Lagrangian based on quantum fields of quarks interacting by exchanging gluons, which are the gauge bosons of the theory, analogous to photons in electromagnetism. A central characteristic of QCD is that it presents different behaviors in the high- and low-energy regimes, being it observed that, at low energies, quarks and gluons are confined in particles called hadrons, which are actually bound states of quarks. The low-energy limit of QCD, and in general of Yang-Mills theories, can be studied in a non-perturbative way, through the formulation of the theory on a space-time lattice, known as Lattice QCD, using numerical simulations with Monte Carlo methods. This work investigates aspects of these simulations, considering Yang-Mills theories (or pure QCD, without fermions) for the SU(2) and SU(3) gauge groups. In this thesis, we present an introduction to Yang-Mills theories, the confinement problem and the lattice formulation, as well as a detailed study of Landau gauge fixing, including an original contribution to the optimization of methods in the SU(3) case. Our goal is the calculation of the gluon propagator using Landau gauge fixing on asymmetric lattices (finite temperature), for a better understanding of the phenomenon of color deconfinement around the critical temperature, and how it manifests itself in the correlations of the gluonic fields of the theory.
 
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Publishing Date
2023-04-03
 
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