Relativistic heavy ion collisions aim to study the quark-gluon plasma, a hot and dense state of matter in which quarks and gluons, which are the elementary constituents of nuclei, are set free from the forces that normally confine them. Because of the very short lifetime of the produced plasmas, to study them it is necessary to use probes produced by the collisions themselves. Particles carrying exceptionally large energies, so-called hard probes, are promising candidates to allow a precise reconstruction of the complete history and properties of the evolving plasma. In this thesis, by extending to next-to-leading order at weak coupling the calculation of scattering rates of high-energy jets, we identify an important source of theoretical uncertainties in existing models of their propagation through the medium, and we discuss how this could be improved in the near future. Considering energy loss of heavy quarks, we propose a novel nonperturbative method for quantifying it in the large mass limit, using numerical lattice simulations. Finally, we consider the prospects that hard processes in supersymmetric theories could enjoy a simplified description compared to the non-supersymmetric case, thus making these theories into useful mathematical tools. / Les collisions ultrarelativistes d'ions lourds visent à étudier le plasma de quarks et gluons, un état extrêment dense et chaud de la matière dans lequel les quarks et les gluons, les constituants élémentaires des noyaux atomiques, sont libérés des forces qui les confinent habituellement. Les plasmas produits ont une durée de vie très brève et doivent être étudiés à l'aide des particules produites lors de la collision elle-même. Les particles exceptionellement énergétiques, ou sondes dures, offrent la possibilité de reconstruire de façon précise l'évolution du plasma. Dans cette thèse, en étendant au second ordre perturbatif le calcul du taux de collision pour un jet de haute énergie, nous identifieront une source importante d'incertitude dans les théories existantes concernant la propagation des jets, et nous discuterons de possibles améliorations à moyen terme. Considérant l'énergie perdue par des quarks lourds, nous proposerons une méthode non-perturbative pour quantifier leur perte d'énergie dans la limite de grande masse, au moyen de simulations numériques en théorie de jauge sur réseau. Finallement, nous considérerons la possibilité que les processus durs à température finie dans les théories supersymétriques bénéficient d'une description simplifiée, par rapport au cas non supersymétrique, ce qui leur conférerait un intérêt mathématique accru.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.66892 |
| Date | January 2009 |
| Creators | Caron-Huot, Simon |
| Contributors | Guy Moore (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Physics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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