Phenomenology of transverse-momentum dependent factorizations in hadronic collisions

Abstract

W niniejszej rozprawie przedstawione sa podejscia faktoryzacyjne chromodynamiki kwantowej uwzgledniajace pedy poprzeczne oddziałujacych partonów. Wpierwszej czesci pokazane zostało jak rozkłady partonowe TMD uzyskuja zaleznosc od procesu oraz otrzymano rozkłady gluonowe TMD dla procesów zawierajacych 5 i 6 czastek posiadajacych ładunek kolorowy. Przedstawiony został takze ogólny wynik dla wielogluonowych procesów w granicy duzej liczby kolorów. Druga czesc pracy dotyczy fenomenologii zderzen hadronów. Analizowany jest wpływ szeregu efektów fizycznych pozwalajacych na lepszy opis teoretyczny procesów produkcji dzetów. W szczególnosci, badany jest wkład podwójnego rozpraszania partonów do procesu produkcji dwóch dzetów, skonstruowanego na podstawie produkcji pojedynczego dzetu w faktoryzacji wysokoenergetycznej, oraz rozpatrywane sa efekty kaskad partonowych ze stanów poczatkowych i koncowych. Na koniec, wyniki rozkładów gluonowych TMD, otrzymane w pierwszej czesci, zostały zastosowane do porównania przewidywan dla procesu produkcji trzech dzetów w formalizmie ulepszonej faktoryzacji TMD oraz faktoryzacji wysokoenergetycznej.

This thesis discusses QCD factorization frameworks for hadronic collisions that directly include transverse momenta of interacting partons. In the first part we show how the Transverse Momentum Dependent (TMD) distributions become process dependent and calculate TMD gluon distributions for processes involving 5 and 6 colored partons. A general result for multi-gluon process at large Nc is presented. The second part concerns the phenomenology of hadronic collisions. We investigate the importance of several physical effects that can improve theoretical description of processes with jets in the final state. We study the double parton scattering contributions to dijet cross section, constructed from the single jet production in high energy factorization (HEF). We analyze the effect of final state radiation and introduce initial state parton shower based on the unintegrated parton distributions. Finally, the results of TMD gluon distributions, obtained in the first part, were used to compare the predictions for three jet production in HEF and Improved TMD factorization.