Pour étudier la physique nucléaire des hautes énergies et les phénomènes qui y sont associés, comme la transition de phase quark-gluon-plasma/matière hadronique, le modèle de Nambu et Jona Lasinio (NJL) constitue une alternative intéressante à la Chromodynamique Quantique (QCD), non solvable aux énergies considérées. En effet, le modèle NJL permet de décrire efficacement la physique des quarks, à températures et densités finies. D'autre part, afin de tenter de corriger une limitation du modèle NJL, l'absence de confinement, il a été proposé un couplage des quarks/antiquarks à une boucle de Polyakov, formant le modèle de Polyakov, Nambu et Jona-Lasinio (PNJL).
L'objectif de cette thèse est de voir les possibilités offertes par les modèles NJL et PNJL, afin de décrire les particules sub-nucléaires pertinentes (quarks, mésons diquarks et baryons), d'étudier leurs interactions et de mener une étude dynamique faisant intervenir ces particules.
Après un rappel des outils théoriques pertinents, comme la théorie des groupes, nous avons modélisé les quarks effectifs u, d, s. Ces quarks ont permis le traitement des mésons. Ensuite, nous avons décrit les baryons comme des états liés quarks–diquarks. Une part du travail a alors concerné le calcul des sections efficaces associées aux réactions possibles avec ces particules. Nous avons ensuite incorporé ces travaux dans un code de calcul permettant d'effectuer une étude dynamique du refroidissement d'un gaz de quarks/antiquarks et sa condensation en matière hadronique. Dans cette étude, chaque particule évolue dans un système où la température et les densités sont des paramètres locaux. Nous avons vu que les interactions entre particules se présentaient sous deux formes : interactions par collisions (sections efficaces) et interactions à distance, notamment entre quarks. Finalement, nous avons étudié les propriétés de notre approche : qualités, limitations, et quelques évolutions possibles du modèle. |
The study the high energy nuclear physics and the associated phenomenon, as the QGP/hadronic matter phase transition, the Nambu and Jona-Lasinio model (NJL) appears as an interesting alternative of the Quantum Chromodynamics (QCD), not solvable at the considered energies. Indeed, the NJL model allows describing efficiently the quarks physics, at finite temperatures and densities. Furthermore, in order to try to correct a limitation of the NJL model, i.e. the absence of confinement, it was proposed a coupling of the quarks/antiquarks to a Polyakov loop, forming the Polyakov Nambu and Jona-Lasinio model (PNJL).
The objective of this thesis is to see the possibilities offered by the NJL and PNJL models, to describe relevant sub-nuclear particles (quarks, mesons, diquarks and baryons), to study their interactions, et to proceed to a dynamical study involving these particles.
After a recall of the useful theoretical tools, as the group theory, we modeled the u, d, s effective quarks. These quarks allowed the treatment of the mesons. Then, we described the baryons as quarks–diquarks bound states. A part of the work concerned the calculations of the cross-sections associated to the possible reactions implying these particles. Then, we incorporated these works in a computer code, in order to perform a dynamical study of the cooling of a quarks/antiquarks gas and its condensation in hadronic matter. In this study, each particle evolves in a system in which the temperature and the densities are local parameters. We observed two types of interactions: due to the collisions (cross-sections) and remote interactions, notably between quarks. Finally, we studied the properties of our approach: qualities, limitations, and some possible evolutions of the model. |