强子有效质量与核子内夸克性质

论文包括两部分内容：利用强子动力学模型和相对论平均场近似方法研究了强子的有效质量；扩展了夸克质量密度相关的模型，讨论了核子的基本性质。 从非线性σ-ω-ρ模型拉氏量出发,给出了核物质标量密度和矢量密度的关系,利用其修正了K介子有效质量；在不变耦合系数和密度相关耦合系数下，研究了Θ+的有效质量，并发现在密度相关的耦合系数下，标量介子与重子的相互作用在高密度区域被削弱。 在改进的夸克质量密度相关(IQMDD)模型的基础上，引入了ω介子来描述夸克间排斥作用，给出了夸克和σ,ω场函数满足的方程, 通过自洽求解，分B^(1/4)=145MeV和c2=0两种情况，研究了在不同条件下夸克波函数和夸克密度的变化情况，给出了σ,ω场函数的分布。计算了rp，磁矩μp，以及核子的轴矢量与矢量的β衰变耦合系数之比gA/gv，发现与实验值有较好的吻合

Search for maximal flavor violating scalars in same-charge lepton pairs in pp̄ collisions at s=1.96TeV

Models of maximal flavor violation (MxFV) in elementary particle physics may contain at least one new scalar SU(2) doublet field ΦFV=(η0,η+) that couples the first and third generation quarks (q1, q3) via a Lagrangian term LFV=ξ13ΦFVq1q3. These models have a distinctive signature of same-charge top-quark pairs and evade flavor-changing limits from meson mixing measurements. Data corresponding to 2fb-1 collected by the Collider Dectector at Fermilab II detector in pp̄ collisions at s=1.96TeV are analyzed for evidence of the MxFV signature. For a neutral scalar η0 with mη0=200GeV/c2 and coupling ξ13=1, ∼11 signal events are expected over a background of 2.1±1.8 events. Three events are observed in the data, consistent with background expectations, and limits are set on the coupling ξ13 for mη0=180-300GeV/c2. © 2009 The American Physical Society.

The Search for New Resonances in Strong Symmetry Breaking Scenarios with the ATLAS Detector

Utilisant les plus récentes données recueillies par le détecteur ATLAS lors de collisions pp à 7 et 8 TeV au LHC, cette thèse établira des contraintes sévères sur une multitude de modèles allant au-delà du modèle standard (MS) de la physique des particules. Plus particulièrement, deux types de particules hypothétiques, existant dans divers modèles théoriques et qui ne sont pas présentes dans le MS, seront étudiés et sondés. Le premier type étudié sera les quarks-vectoriels (QV) produits lors de collisions pp par l’entremise de couplages électrofaibles avec les quarks légers u et d. On recherchera ces QV lorsqu’ils se désintègrent en un boson W ou Z, et un quark léger. Des arguments théoriques établissent que sous certaines conditions raisonnables la production simple dominerait la production en paires des QV. La topologie particulière des évènements en production simple des QV permettra alors la mise en oeuvre de techniques d’optimisation efficaces pour leur extraction des bruits de fond électrofaibles. Le deuxième type de particules recherché sera celles qui se désintègrent en WZ lorsque ces bosons de jauges W, et Z se désintègrent leptoniquement. Les états finaux détectés par ATLAS seront par conséquent des évènements ayant trois leptons et de l’énergie transverse manquante. La distribution de la masse invariante de ces objets sera alors examinée pour déterminer la présence ou non de nouvelles résonances qui se manifesterait par un excès localisé. Malgré le fait qu’à première vue ces deux nouveaux types de particules n’ont que très peu en commun, ils ont en réalité tous deux un lien étroit avec la brisure de symétrie électrofaible. Dans plusieurs modèles théoriques, l’existence hypothétique des QV est proposé pour annuler les contributions du quark top aux corrections radiatives de la masse du Higgs du MS. Parallèlement, d’autres modèles prédisent quant à eux des résonances en WZ tout en suggérant que le Higgs est une particule composite, chambardant ainsi tout le sector Higgs du MS. Ainsi, les deux analyses présentées dans cette thèse ont un lien fondamental avec la nature même du Higgs, élargissant par le fait même nos connaissances sur l’origine de la masse intrinsèque des particules. En fin de compte, les deux analyses n’ont pas observé d’excès significatif dans leurs régions de signal respectives, ce qui permet d’établir des limites sur la section efficace de production en fonction de la masse des résonances.

Studies on Pseudoscalar Meson Bound States and Semileptonic Decays in a Relativistic Potential Model

In this thesis quark-antiquark bound states are considered using a relativistic two-body equation for Dirac particles. The mass spectrum of mesons includes bound states involving two heavy quarks or one heavy and one light quark. In order to analyse these states within a unified formalism, it is desirable to have a two-fermion equation that limits to one body Dirac equation with a static interaction for the light quark when the other particle's mass tends to infinity. A suitable two-body equation has been developed by Mandelzweig and Wallace. This equation is solved in momentum space and is used to describe the complete spectrum of mesons. The potential used in this work contains a short range one-gluon exchange interaction and a long range linear confining and constant potential terms. This model is used to investigate the decay processes of heavy mesons. Semileptonic decays are more tractable since there is no final state interactions between the leptons and hadrons that would otherwise complicate the situation. Studies on B and D meson decays are helpful to understand the nonperturbative strong interactions of heavy mesons, which in turn is useful to extract the details of weak interaction process. Calculation of form factors of these semileptonic decays of pseudo scalar mesons are also presented.

Relativistic atomic level calculations with nuclei carrying additional fractional charges

One-electron energy levels and wavelengths have been calculated for Na-like ions whose nuclei carry quarks with additional charges ±e/3, ±2e/3. The calculations are based on relativistic self-consistent field procedures. The deviations from experimental values exhibit regularities which allow an extrapolation for the wavelengths of 3s - 3p, 3s - 4p, 3p - 3d, and 3p - 4s transitions for the nuclear charge Z = 11± 1/3, ±2/3. A number of transitions are found in the region of visible light which could be used in an optical search for quark atoms.

Thema: ADHS im Kindes- und Jugendalter - Behandlungsmethoden und Bedeutung für den Unterricht in der Schule

Hyperaktive, unaufmerksame und unruhige Kinder und Jugendliche gibt es scheinbar fast in jeder Familie und in jeder Klasse. Das „Phänomen des unruhigen Kindes“, auch oft als „Zappelphilipp“ bezeichnet, ist alltäglich und in vielen Medien vertreten. Die Störung und das Medikament Ritalin® sind häufig Gegenstand vieler Sendungen, Filme und Serien im Fernsehen, so in „The Simpsons“, „Desperate Housewives“ oder „Galileo“, „Quarks und Co“ und ähnlichen. Aber auch Unmengen an Literatur wird angeboten von „Ratgeber ADHS. Informationen für Betroffene, Lehrer und Erzieher zu Aufmerksamkeitsdefizit-/ Hyperaktivitätsstörungen“ (DÖPFNER, M. ET AL. 2007b) bis hin zu „Albtraum ADS. Wie Eltern sich helfen können“ ( MÄHLER, B ET AL. 2007). Sowohl die Kinder als auch die Eltern werden damit konfrontiert. Viele glauben daher, hyperaktive und unaufmerksame Kinder zu haben oder welche zu sein. Eine Frage, die bei der Recherche zu dem Thema Hyperaktivität und Mangel an Aufmerksamkeit aufkommt, ist: „Ist ADHS eine moderne Krankheit?“. Die zweite Frage, die der ersten rasch folgt, ist: „Ist ADHS eine Krankheit?“. Der Schwerpunkt dieser wissenschaftlichen Hausarbeit liegt auf den Behandlungsmethoden der ADHS und der Bedeutung für den Unterricht in der Schule. Dabei wird hauptsächlich Bezug auf Kinder und Jugendliche genommen, obwohl auch Erwachsene an dieser Störung leiden. Bei Behandlungsmethoden werden vor allem Medikamente mit Methylphenidat im Vordergrund stehen.

Lluís Oliver i els components fonamentals de la matèria

Entrevista en Lluís Oliver, químic gironí

Estado actual de la Física y Química desde el punto de vista científico.

Se realiza un estudio sobre el panorama de la Física desde el punto de vista de los campos convencionales de la misma: Mecánica, Termodinámica, Óptica y Electricidad. Los temas que se tratan son: el láser, la física nuclear y partículas fundamentales, los quarks, la física del estado sólido, las fuentes de energía del futuro, física y química del plasma, química inorgánica moderna, métodos instrumentales de análisis, y la química orgánica. Por último, se hace referencia al futuro del cosmos.

Meson properties in an extended nonlocal NJL model

We consider a non-local version of the NJL model, based on a separable quark-quark interaction. The interaction is extended to include terms that bind vector and axial-vector mesons. The non-locality means that no further regulator is required. Moreover the model is able to confine the quarks by generating a quark propagator without poles at real energies. Working in the ladder approximation, we calculate amplitudes in Euclidean space and discuss features of their continuation to Minkowski energies. Conserved currents are constructed and we demonstrate their consistency with various Ward identities. Various meson masses are calculated, along with their strong and electromagnetic decay amplitudes. We also calculate the electromagnetic form factor of the pion, as well as form factors associated with the processes γγ* → π0 and ω → π0γ*. The results are found to lead to a satisfactory phenomenology and lend some dynamical support to the idea of vector-meson dominance.

Meson properties in an extended nonlocal NJL model

A nonlocal version of the NJL model is investigated. It is based on a separable quark-quark interaction, as suggested by the instanton liquid picture of the QCD vacuum. The interaction is extended to include terms that bind vector and axial-vector mesons. The nonlocality means that no further regulator is required. Moreover the model is able to confine the quarks by generating a quark propagator without poles at real energies. Features of the continuation of amplitudes from Euclidean space to Minkowski energies are discussed. These features lead to restrictions on the model parameters as well as on the range of applicability of the model. Conserved currents are constructed, and their consistency with various Ward identities is demonstrated. In particular, the Gell-Mann-Oakes-Renner relation is derived both in the ladder approximation and at meson loop level. The importance of maintaining chiral symmetry in the calculations is stressed throughout. Calculations with the model are performed to all orders in momentum. Meson masses are determined, along with their strong and electromagnetic decay amplitudes. Also calculated are the electromagnetic form factor of the pion and form factors associated with the processes gamma gamma* --> pi0 and omega --> pi0 gamma*. The results are found to lead to a satisfactory phenomenology and demonstrate a possible dynamical origin for vector-meson dominance. In addition, the results produced at meson loop level validate the use of 1/Nc as an expansion parameter and indicate that a light and broad scalar state is inherent in models of the NJL type.

Observation of an Antimatter Hypernucleus

Nuclear collisions recreate conditions in the universe microseconds after the Big Bang. Only a very small fraction of the emitted fragments are light nuclei, but these states are of fundamental interest. We report the observation of antihypertritons-comprising an antiproton, an antineutron, and an antilambda hyperon-produced by colliding gold nuclei at high energy. Our analysis yields 70 +/- 17 antihypertritons (3/Lambda(H) over bar) and 157 +/- 30 hypertritons ((3)(Lambda)H). The measured yields of (3)(Lambda)H (3/Lambda(H) over bar) and (3)He ((3)(He) over bar) are similar, suggesting an equilibrium in coordinate and momentum space populations of up, down, and strange quarks and antiquarks, unlike the pattern observed at lower collision energies. The production and properties of antinuclei, and of nuclei containing strange quarks, have implications spanning nuclear and particle physics, astrophysics, and cosmology.

Mass-splittings of doubly heavy baryons in QCD

We consider (for the first time) the ratios of doubly heavy baryon masses (spin 3/2 over spin 1/2 and SU(3) mass-splittings) using double ratios of sum rules (DRSR), which are more accurate than the usual simple ratios often used in the literature for getting the hadron masses. In general, our results agree and compete in precision with potential model predictions. In our approach, the alpha(s) corrections induced by the anomalous dimensions of the correlators are the main sources of the Xi(QQ)*-Xi(QQ) mass-splittings, which seem to indicate a 1/M(Q) behaviour and can only allow the electromagnetic decay Xi(QQ)* -> Xi(QQ) + gamma but not to Xi(QQ) + pi. Our results also show that the SU(3) mass-splittings are (almost) independent of the spin of the baryons and behave approximately like 1/M(Q), which could be understood from the QCD expressions of the corresponding two-point correlator. Our results can improved by including radiative corrections to the SU(3) breaking terms and can be tested, in the near future, at Tevatron and LHCb. (C) 2010 Published by Elsevier B.V.

HQET at order 1/m: II. Spectroscopy in the quenched approximation

Using Heavy Quark Effective Theory with non-perturbatively determined parameters in a quenched lattice calculation, we evaluate the splittings between the ground state and the first two radially excited states of the B(s) system at static order. We also determine the splitting between first excited and ground state, and between the B(s)* and B(s) ground states to order 1/m(b). The Generalized Eigenvalue Problem and the use of all-to-all propagators are important ingredients of our approach.

Efeitos de alta densidade em processos Drell-Yan de altas energias

Um dos problemas teóricos mais importantes da Física de Partículas de Altas Energias é a investigação de efeitos de alta densidade na Cromodinâmica Quântica (QCD), que é a teoria que descreve as interações fortes. Tais efeitos são importantes pois determinam os observáveis em colisõesde altas energias. Em processos hadrônicos de energia suficientemente alta, espera-se a formação de sistemas densos o suficiente para que efeitos não lineares de QCD passem a ser significativos na descrição e na unitarização da seção de choque. Na descrição de processos de espalhamento de altas energias, evidências experimentais indicam que os hádrons são constituídos por partículas puntuais, as quais chamamos de pártons. Os pártons carregam uma fração x do momentum total do hádron, e são de dois tipos, quarks e glúons. Na interação entre as partículas ocorre a troca de momentum, definida como Q2. A descrição perturbativa padrão para a evolução dinâmica das distribuições de quarks q(x, Q2) e glúons g(x, Q2), pode ser dada pelas equações de evolução DGLAP, e tem obtido sucesso na descrição dos resultados experimentais para as presentes energias. Na evolução DGLAP, são considerados apenas processos de emissão, como a emissão de um glúon por um quark, o decaimento de um glúon em um par de quarks ou em um par de glúons Estes processos de emissão tendem a aumentar a densidade de pártons na região de pequeno momentum, levando a um crescimento ilimitado das distribuições partônicas para x -+ O. Assim, é esperado que o crescimento da densidade de pártons leve a interação e recombinação destas partículas, dando origem a termos não lineares nas equações de evolução. O resultado seria um processo de saturação das distribuições de pártons na região de alta energia e pequena fração de momentum. Os efeitos que dão origem à redução do crescimento das distribuições de quarks e glúons em relação a evolução linear são chamados genericamente de efeitos de sombreamento. Um dos aspectos fenomenológicosinteressantes a ser investigado no regime cinemático abordado acima é o processo Drell-Yan de alta energia, o qual consiste em processos de espalhamento pp, pA e AA com a produção de pares de léptons. Com o advento dos novos aceleradores, novos resultados experimentais estarão disponíveis na literatura relacionados com este processo. Em nosso trabalho investigamos os efeitos das correções de unitariedade em processos pp, bem como os efeitos devido a presença do meio nuclear em colisõespA e AA, nas distribuições de quarks e glúons, para a descrição da seção de choque diferencial para o processo Drell-Yan em colisõespp, pA e AA, para energias existentes nos novos aceleradores RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) e LHC (Large Ion Collider). Os efeitos de alta densidade são baseados no formalismo de Glauber-Mueller. Os resultados aqui apresentados mostram que os efeitos de alta densidade nas distribuições partônicas são importantes para altas energias, pois a descrição da seção de choque para o processo Drell-Yan, quando os efeitos de alta densidade são considerados, apresenta significativas diferenças da descrição onde não considera-se tais efeitos.

Estrutura nuclear de estrelas compactas

Este trabalho tem como objetivo o estudo da matéria nuclear a altas densidades considerando-se as fases hadrônica e de quarks à temperatura nula e finita, com vistas a aplicações no estudo de propriedades estáticas globais de estrelas compactas. Parte dos cálculos apresentados nesta dissertação foram realizados por diferentes autores. Entretanto, em geral, estes trabalhos limitaram-se ao estudo da matéria nuclear em regiões de densidades e temperaturas específicas. Este estudo visa, por sua vez, o desenvolvimento de um tratamento amplo e consistente para estes sistemas, considerando-se diferentes regimes de densidade e temperatura para ambas as fases, hadrônica e de quarks. Buscamos com isso adquirir conhecimento suficiente que possibilite, não somente a ampliação do escopo dos modelos considerados, como também o desenvolvimento, no futuro, de um modelo mais apropriado à descrição de propriedades estáticas e dinâmicas de estrelas compactas. Ainda assim, este trabalho apresenta novos aspectos e resultados inéditos referentes ao estudo da matéria nuclear, como descrevemos a seguir. No estudo da matéria nuclear na fase hadrônica, consideramos os modelos da teoria quântica de campos nucleares desenvolvidos por J. D. Walecka, J. Zimanyi e S. A. Moszkowski, e por J. Boguta e A. R. Bodmer, e conhecidos, respectivamente, como Hadrodinâmica Quântica, ZM e Não-Linear. Nestes modelos a matéria nuclear é descrita a partir de uma formulação lagrangeana com os campos efetivos dos bárions acoplados aos campos dos mésons, responsáveis pela interação nuclear Neste estudo consideramos inicialmente a descrição de propriedades estáticas globais de sistemas nucleares de muitos corpos à temperatura nula, como por exemplo, a massa efetiva do núcleon na matéria nuclear simétrica e de nêutrons. A equação de estado da matéria de nêutrons possibilita a descrição de propriedades estáticas globais de estrelas compactas, como sua massa e raio, através da sua incorporação nas equações de Tolman, Oppenheimer e Volkoff (TOV). Os resultados obtidos nestes cálculos estão em plena concordância com os resultados apresentados por outros autores. Consideramos posteriormente o estudo da matéria nuclear com graus de liberdade de bárions e mésons à temperatura finita, com particular atenção na região de transição de fase. Para este estudo, incorporamos aos modelos considerados, o formalismo da mecânica estatística à temperatura finita. Os resultados obtidos, para as propriedades da matéria nuclear à temperatura finita, concordam também com os resultados obtidos por outros autores. Um aspecto inédito apresentado neste trabalho refere-se à incorporação de valores para os pontos críticos da transição de fase, ainda não determinados por outros autores. O comportamento do calor específico também é analisado de forma inédita nesta dissertação no tratamento utilizado com os modelos Não-Linear e ZM. Utilizamos a equação de estado da matéria de nêutrons à temperatura finita nas equações TOV, determinando propriedades globais de uma estrela protoneutrônica Observamos neste trabalho que ocorre um aumento da massa máxima da estrela com o aumento da temperatura, comportamento este já previsto por outros autores em diferentes modelos. Posteriormente incorporamos ao formalismo à temperatura finita, o equilíbrio químico, a presença de graus de liberdade leptônicos para elétrons e múons e a neutralidade de carga. Apresentamos nesta etapa do trabalho, uma forma alternativa para a incorporação destes ingredientes, baseada na determinação de uma fração relativa entre os potenciais químicos de prótons e nêutrons, à temperatura nula, extendendo este resultado à temperatura finita. Este procedimento permite a determinação da distribuição de núcleons e léptons no interior de uma estrela protoneutrônica, onde incluímos ainda a presença de neutrinos confinados. No estudo da matéria de quarks, consideramos o modelo de sacola do Massachussets Institute of Technology (MIT). Incorporando as equações TOV neste estudo, determinamos propriedades globais de estrelas de quarks, bem como a distribuição dos diferentes sabores de quarks no interior estelar. Como principal resultado, obtivemos uma equação de estado geral para a matéria hadrônica e de quarks, introduzida nas equações TOV, e analisamos a existência de estrelas híbridas. Os resultados obtidos nesta etapa do trabalho são totalmente coerentes com aqueles obtidos por outros autores.