Esquemas de unitarizacion para difracción Hadrónica: análisis del Pomeron soft en el LHC.

Resumen

Los protones son uno de los componentes fundamentales de los núcleos atómicos.
Aunque su descubrimiento se remonta al comienzo del siglo XX, todavía hay muchos
aspectos de sus interacciones que no se comprenden totalmente. Esta tesis se centra en
las colisiones elásticas y difractivas entre protones, y entre protones y antiprotones. Este
tipo de colisiones pueden ocurrir en aceleradores de particulas, como los ecperimentos
del CERN, para energías cada vez mayores.
Debido a la prevalencia de eventos de bajo momento transferido en estas colisiones,
no es posible aplicar métodos perturbativos en su descripción. Por esta razón, un
enfoque comúnmente utilizado para la difracción hadrónica se basa en el Pomeron
soft, un estado que surge de la teoría de Regge.
Uno de los problemas presentes en el enfoque del Pomeron es que puede introducir

violaciones de la unitariedad. La unitariedad impone un límite en la tasa de crec-
imiento de las secciones eficaces hadrónicas. Dos métodos ampliamente utilizados

para restaurar la unitariedad son los esquemas eikonal y de matriz U, que llevan a
predicciones asintóticas distintas (a altas energías).
Esta tesis ofrece una comparación entre ambos esquemas para determinar si los

datos más recientes de choques entre protones para altas energías favorecen la uni-
tarización eikonal o la de matriz U. La pregunta se abordó utilizando datos de los

experimentos TOTEM y ATLAS del LHC. La metodología consistió en obtener ajustes
χ
2 para los datos de sección eficaz, sección eficaz diferencial y parámetro ρ, usando
cálculos de teoría de Regge dominados por el Pomeron.
Motivados por el reciente descubrimiento de otro estado de Regge conocido
como Odderon, el análisis incluye un modelo para esta contribución. Se realizó una
comparación entre los resultados basados en el Pomeron y aquellos que también
incluyen al Odderon.
Proporcionamos nuevos estimativos para los parámetros asociados al Pomeron

y Odderon para los dos conjuntos de datos altamente divergentes que fueron con-
siderados. De nuesto análisis, destacamos que los resultados favorecen el factor de

fase ξO = −1 para el Odderon. Esta es la fase que lleva a un acoplamiento no nulo

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para el Odderon. Esta conclusión es independiente de la elección de esquema de
unitarización.

Palabras clave: Fenomenología de interacciones fuertes, física de altas energías, scat-
tering hadrónico, Pomeron soft, unitarización, Odderon.

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Abstract

Protons are one of the building blocks of atomic nuclei. Although their discovery
dates back to the beginning of the 20th century, there are many aspects of their
interactions that are yet to be understood. This thesis focuses on elastic and diffractive
collisions between protons, and protons and antiprotons. These kinds of collisions
can occur at particle accelerators, such as the experiments at CERN, for increasingly
high energies.
Due to the prevalence of low transferred momentum events in these collisions, it
is not possible to apply perturbative methods in their description. Because of this, a
common approach to hadronic diffraction is based on the soft Pomeron, a state arising
from Regge theory.
One of the issues present in the Pomeron approach is that it may lead to unitarity
violations. Unitarity imposes a limit in the rate of growth of hadronic cross-sections.
Two widely used methods for restoring unitarity are the eikonal and U-matrix schemes,
leading to distinct asymptotic predictions (at high energies).
This thesis offers a comparison of both of these schemes, to determine whether the
latest high energy data for proton scattering favors eikonal or U-matrix unitarization.
The question was addressed using data from the TOTEM and ATLAS experiments at the
LHC. The methodology consisted on producing χ
2
fits for cross-section, differential
cross-section, and ρ parameter data, from Regge theory calculations dominated by the
Pomeron.
Motivated by the recent discovery of another Regge state known as the Odderon,
our analysis takes into account a model for this contribution. A comparison was drawn
between results based on the Pomeron and those also including the Odderon.
We provide new estimations for Pomeron and Odderon parameters for both of the
highly divergent datasets considered. From our analysis, we highlight that the results
favor the Odderon phase factor ξO = −1. This is also the phase leading to a non-zero
Odderon coupling. This conclusion is independent on the choice of unitarization
scheme.

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Keywords: Phenomenology of strong interactions, high-energy physics, hadron scat-
tering, soft Pomeron, unitarization, Odderon.