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Titel
Color-Kinematics duality and the Regge Limit
Autor(es)
Director(es)
Schlagwort
Tesis y disertaciones académicas
Universidad de Salamanca (España)
Tesis Doctoral
Academic dissertations
Física fundamental
Física de partículas
Clasificación UNESCO
2212.05 Gravitación
2208.07 Física de Partículas
Fecha de publicación
2015-09
Resumen
[EN]The starting point of this thesis is the calculation of the five-point amplitude
for the scattering of two distinct scalars with the emission of one graviton in
the final state for Einstein-Hilbert gravity. We find that the result, expressed
in Sudakov variables, corresponds to the sum of two gauge invariant contributions
written in terms of a new two scalar - two graviton effective vertex. A
similar calculation is carried out in Quantum Chromodynamics (QCD) for the
scattering of two distinct quarks with one extra gluon in the final state. The effective
vertices which appear in both cases are then evaluated in the multi-Regge
limit (where the emitted on-shell graviton is well separated in rapidity from the
scalar particles) reproducing the well-known result obtained by Lipatov where
the Einstein-Hilbert graviton emission vertex from two off-shell gravitons can be
related to the product of two QCD gluon emission vertices. After this we investigate
tree-level five-point amplitudes in scalar-QCD (sQCD) expressed in terms
of Sudakov variables and find the equivalent “gravitational” counterparts using
the so-called color-kinematics duality proposed by Bern, Carrasco, and Johannson.
Taking the multi-Regge limit in the gravitational amplitudes, we show that
those pieces in the coupling of two Reggeized gravitons to one on-shell graviton
directly stemming from the double copy of the vertex for two Reggeized gluons
to one on-shell gluon are universal and properly reproduced by the duality.In the second part of the thesis we study the applicability of the colorkinematics
duality to the scattering of two now distinguishable scalar matter
particles with gluon emission in QCD, or graviton emission in Einstein gravity.
Our previous analysis suggested that a direct use of the Bern-Carrasco-Johansson
double-copy prescription to matter amplitudes does not reproduce the gravitational
amplitude in multi-Regge kinematics. However, minimal extensions of thecalculation eliminate this obstacle. Here we present two approaches: introduction
of a scalar contact interaction, or relaxing distinguishibility of the scalars. In
both cases new diagrams allow for a full reconstruction of the correct multi-Regge
limit on the gravitational side. Both modifications correspond to pure theories
obtained by dimensional reduction from higher-dimensional gauge theories. [ES]El punto de partida la tesis es el cálculo de la amplitud de dispersión
a cinco puntos de dos escalares de diferentes sabores con la emisión de un
gravitón en la teoría de Einstein. El resultado corresponde a la suma de dos
contribuciones invariantes gauge escritas en términos de un nuevo vértice
efectivo para dos escalares y dos gravitones. Un cálculo similar se lleva a
cabo en Cromodinámica Cuántica (QCD) para la amplitud de dispersión de
dos quarks distinguibles con la emisión de un gluón. Los vértices efectivos
que aparecen en ambos casos son evaluado en el llamado límite de cinemática
multi-Regge, reproduciendo el conocido resultado obtenido por Lipatov en el
que el vértice de emisión del graviton se puede relacionar con el producto de
dos vértices de emisión de un gluón.
En la segunda parte de la tesis se estudia la aplicabilidad de la dualidad
color-cinemática (color-kinematics duality) a la dispersión de dos partículas
escalares distinguibles con emisión de gluones en QCD, o emisión de gravitones
en gravedad de Einstein. Nuestro análisis indica que un uso directo de laprescripción de doble copia Bern-Carrasco-Johansson a amplitudes con materia
no reproduce la amplitud gravitacional en la cinemática de multi-Regge.
Sin embargo, extensiones mínimas del cálculo eliminan este obstáculo. Aquí
se presentan dos enfoques: la introducción de una interacción de contacto
escalar, o la relajación de la distinguibilidad de los escalares. En ambos casos
nuevos diagramas permiten una reconstrucción completa del límite correcto
de Regge en la amplitud gravitacional. Ambas modificaciones se corresponden
con teorías obtenidas por reducción dimensional de teorías de gauge puras
en dimensiones superiores.
URI
DOI
10.14201/gredos.127879
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