Transverse momentum broadening of high-energy partons from 3D lattice EQCD simulations

Heavy-ion collision experiments and related theoretical efforts of understanding the strong interaction constitute key endeavors in the modern pursuit of understanding nature. A central field of comparison for experiment and theory are the interactions of high-energy particles with a strongly interacting medium. The transverse momentum distribution of a high-energy particle broadens in crossing that very medium, quantified by the transverse collision kernel, C(b ⊥ ). It receives dominant infrared corrections which cannot be tackled perturbatively, even at weak coupling. In the present thesis, we calculated this contribution on the lattice in Electrostatic QCD as proposed by Caron-Huot and pioneered by Panero, Rummukainen, and Schäfer. In order to put us into the position of extrapolating the discretization errors away, we developed a procedure to entirely remove discretization errors linear in the lattice spacing. Our data, provided at four different temperatures, render the common approximations of C(b ⊥ ) redundant.

Streuexperimente mit Schwerionen und damit verbundene theoretische Bemühungen, die starke Wechselwirkung zu verstehen, stellen zentrale Forschungsunterfangen im mo- dernen Streben nach Verständnis der Natur dar. Ein wichtiges Feld, auf dem Experiment mit Theorie verglichen werden kann, ist die Wechselwirkung eines hochenergetischen Teilchens mit einem stark wechselwirkenden Medium. Die Verteilung des transversalen Impulses hochenergetischer Teilchen verbreitert sich, während diese ebenjenes Medium durchqueren, quantifiziert durch den transversalen Kollisionskern C(b ⊥ ). Er erhält domi- nante Infrarot-Korrekturen, deren Berechnung auch bei kleiner Kopplungskonstante nicht störungstheoretisch angegangen werden kann. In der vorliegenden Arbeit wurde dieser Beitrag mit Hilfe von Gittersimulationen in Elektrostatischer QCD berechnet, wie bereits von Caron-Huot vorgeschlagen und von Panero, Rummukainen und Schäfer wegweisend untersucht. Um uns zu erlauben, den Diskretisierungsfehler zu null zu extrapolieren, wurde eine Prozedur entwickelt, die ein vollständiges Beseitigen von Diskretisierungsfeh- lern linear im Gitterabstand erlaubt. Unsere Daten bei vier verschiedenen Temperaturen machen gebräuchliche Näherungen von C(b ⊥ ) überflüssig.