Stefan Gieseke, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 2001
Schlagwörter: Wechselwirkung virtueller Photonen, Quantenchromodynamik bei hohen Energien
PACS: 12.38.Bx, 14.70.Bh
Wir untersuchen die Wechselwirkungen von virtuellen Photonen im Hochenergielimes der Quantenchromodynamik. Das Thema wird im Zusammenhang zweier Anwendungen diskutiert: die Berechnung des totalen Wirkungsquerschnittes der g*g*- Streuung und die Beschreibung tief inelastischer Streuung im Farbdipolmodell. Wir berechnen virtuelle Korrekturen in as zum Prozess g*q --> (qq)q sowie den Prozess g*q --> (qqg)q in führender Ordnung; beide im Hochenergielimes. Aus dieser Rechnung erhalten wir Ein-Schleifen-Korrekturen zum effektiven g*-Reggeon-qq-Vertex in der Helizitätsbasis des virtuellen Photons und des qq-Paares. Die Schleifenintegrale für die virtuellen Korrekturen wurden ausgeführt und in dimensioneller Regularisierung durch Logarithmen und Dilogarithmen ausgedrückt. Wir haben die Interferenzterme der Matrixelemente für die virtuellen Korrekturen mit jenen der führenden Ordnung berechnet und die Integrale über den Phasenraum des qq-Paares explizit durch einen Satz Standardintegrale ausgedrückt. Wir haben die reellen Korrekturen berechnet und im Falle der longitudinalen Polarisation des virtuellen Photons in faktorisierter Form dargestellt. Auf Grundlage dieser Berechnungen kann der Impact Factor virtueller Photonen berechnet werden und eine erste Vorhersage für den totalen Wirkungsquerschnitt der g*g*-Streuung in der nächstführenden-log s-Näherung gemacht werden. Die Rechnungen in dieser Arbeit erweitern das Bild der Photonwellenfunktion im Farbdipolmodell zur nächstführenden Ordnung. Zu diesem Zweck haben wir die reellen Korrekturen mit einem qqg-Endzustand im transversalen Konfigurationsraum analysiert und als erste höhere Fock-Komponente der Photonwellenfunktion interpretiert. Die in dieser Arbeit berechneten Matrixelemente werden des weiteren für die Berechnung von Jet-Wirkungsquerschnitten benötigt.
We study the interactions of virtual photons in the high energy limit of Quantum Chromodynamics (QCD). The subject is discussed in terms of two closely linked applications: the calculation of the total cross section for g*g*-scattering and the description of DIS in the colour dipole model. We calculate virtual corrections in as to the process g*q --> (qq)q and the tree level process g*q --> (qqg)q in the high energy limit. From this calculation we obtain one-loop corrections to the effective g*-reggeon-qq-vertex in the helicity basis of the virtual photon and the qq-pair. The loop integrals for the virtual corrections have been performed and expressed in dimensional regularization in terms of logarithms and dilogarithms. We have convoluted the virtual one-loop matrix elements with tree level matrix elements and expressed the integrals over the phase space of the qq-pair explicitly in terms of a set of standard integrals. The real corrections have been calculated and, in case of the longitudinal polarization, expressed in factorized form. From these calculations, the impact factor of virtual photons will be determined, allowing for a first prediction of the total cross section for g*g*-scattering in the next-to-leading-log s approximation. The calculations in this thesis extend the photon wave function picture in the colour dipole model to next-to-leading order. For this purpose, the real corrections with a qqg final state are analyzed in transverse configuration space and interpreted as a first higher Fock component of the photon wave function. In addition, the matrix elements that have been calculated in this thesis are needed for the calculation of jet cross sections.