Kuark-gluon plazmanın termodinamik potansiyelinin ışık-koni ayarında hesaplanması

Abstract

Bu çalışmada, sonlu sıcaklıkta kuark ve gluonlardan oluşan sistem pertürbatif Termal Kuantum Renk Dinamiği (TKRD) çerçevesinde ışık-koni ayan kullanılarak incelenmiştir. T ~ 150 MeV sıcaklığında hadron maddesi kuark ve gluonlardan oluşan plazma benzeri bir faza dönüşür. TKRD' ye göre yapılan teorik çalışmalar, kuark-gluon plazmanın nötron yıldızlannın çekirdeğinde ve evrenin evriminin başlangıç aşamalarında varolduğunu göstermektedir. Ayrıca ağır rölativistik çekirdeklerin laboratuar koşullarında çarpıştırılması sonucunda da elde edilebileceği yapılan deneylerle kanıtlanmıştır. KGP' nin termodinamik potansiyelinin incelenmesi maddenin yeni halinin termal özelliklerinin anlaşılması bakımından oldukça önemlidir. Bu çalışmanın amacı sonlu sıcaklıklarda kovaryant olmayan ışık-koni ayarında KGP termodinamik potansiyelini hesaplamaktır. Kovaryant olmayan ayarlarda gluon propagatoru l/(n-k) şeklinde kutuplar içermektedir. Burada k dört boyutlu momentum vektörüdür. Bu kutuplanın varlığı ilmekli diyagramların hesaplanmasında ıraksamalar oluşturmaktadır. Bu kutuplar farklı reçetelerle (presciption) ortadan kaldırılabilir. Hesaplamalarımızda kuantizasyondan da elde edilebilen Mandelstam-Leibbrandt (ML) Reçetesi kullanılmıştır. Bu tez çalışmasında, ML Reçetesi ve Standart Termal Feynman kuralları kullanılarak ışık-koni ayarında iki ilmekli yaklaşımda termodinamik potansiyel hesaplanmıştır. Bu kutupların ML Reçetesi ile tamamen ortadan kaldırılabildiği gösterilmiştir. Yapılan uzun hesaplamalar sonucunda termodinamik potansiyel için ıraksama içermeyen ü = Anahtar Kelimeler: Termal Kuantum Renk Dinamiği, Kuarklann Hapsolması, Kuark-gluon Plazma, Termodinamik Potansiyel, Işık-koni Ayan, Standart Termal Feynman Kuralları, Mandelstam-Leibbrandt Reçetesi.

Keywords: Thermal Quantum Chromodynamics, Deconfinement, Quark-Gluon Plasma, Thermodynamic Potential, Light-cone Gauge, Standard Thermal Feynman Rules, Mandelstam- Leibbrandt Prescription.In this study, the quark-gluon plasma system at finite temperature has been investigated using light-cone gauge in the frame of Thermal Quantum Chromodynamics (TQCD). According to TQCD studies, at high temperature (T~l5QMeV), ordinary matter undergoes a transition into plasma-like phase, consisting of quarks and gluons rather than of separate hadrons. QGP may possibly exist in the deep interior of neutron stars. It is believed that the matter in the early universe was almost certainly QGP before a phase transition occurred approximately ten microseconds after the big-bang (QGP). It is also hoped that it will be possible to create QGP in ultrarelativistic collisions by smashing heavy ions under laboratory conditions. The investigations of thermodynamic potential of QGP occupy a central point in understanding of thermal properties of a new state of matter. The purpose of this study is to calculate QGP thermodynamic potential at finite temperature in the light-cone gauge which is non-covariant. In the non-co variant gauges gluon propagator has the unphysical poles like 1 /(«.&) where k is a four momentum vector. The presence of these poles produces singularities in calculation of loop diagrams. These singularities are treated by a variety of prescriptions. In our accounts, we used Mandelstam- Leibbrandt (ML) prescription which can be obtained on the basis consistent quantization. In this thesis, thermodynamic potential is calculated in two-loop order in light-cone gauge using standard thermal Feynman rules and ML prescription. It is shown that these poles can be completely treated with ML prescription. At the end of our lengthy calculations thermodynamic potential have been obtained as Q = - g2T4(l+ - Nf) which has no singularities and is shown gauge invariant. 6 12 The complete result agrees with the calculation performed in the covariant Feynman gauge. From this result all thermodynamic quantities of quark-gluon plasma can be computed.