SU(3) mass-splittings of heavy-baryons in QCD

We extract directly (for the first time) the charmed (C = 1) and bottom (B = -1) heavy-baryons (spin 1/2 and 3/2) mass-splittings due to SU(3) breaking using double ratios of QCD spectral sum rules (QSSR) in full QCD, which are less sensitive to the exact value and definition of the heavy quark mass, to the perturbative radiative corrections and to the QCD continuum contributions than the simple ratios commonly used for determining the heavy baryon masses. Noticing that most of the mass-splittings are mainly controlled by the ratio kappa <(S) over bars >/<(d) over bard > of the condensate, we extract this ratio, by allowing 1 sigma deviation from the observed masses of the Xi(c.b) and of the Omega(c). We obtain: kappa = 0.74(3), which improves the existing estimates: kappa = 0.70(10) from light hadrons. Using this value, we deduce M(Omega b) = 6078.5(27.4) MeV which agrees with the recent CDF data but disagrees by 2.4 sigma with the one from D0. Predictions of the Xi(Q)` and of the spectra of spin 3/2 baryons containing one or two strange quark are given in Table 2. Predictions of the hyperfine splittings Omega(Q)* - Omega(Q) and Xi(Q)* - Xi(Q) are also given in Table 3. Starting for a general choice of the interpolating currents for the spin 1/2 baryons, our analysis favours the optimal value of the mixing angle b similar or equal to (-1/5-0) found from light and non-strange heavy baryons. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

A QCD sum rule calculation for the Y(4140) narrow structure

We use the QCD sum rules to evaluate the mass of a possible scalar mesonic state that couples to a molecular D(s)*(D) over bar (s)* current. We find a mass m(Ds)*(Ds)* = (4.14 +/- 0.09) GeV, which is in an excellent agreement with the recently observed Y(4140) charmonium state. We consider the contributions of condensates up to dimension-eight, we work at leading order in alpha(s) and we keep terms which are linear in the strange quark mass m(s). We also consider a molecular D*(D) over bar* current and we obtain m m(D)*(D)* = (4.13 +/- 0.10), around 200 MeV above the mass of the Y(3930) charmonium state. We conclude that it is possible to describe the Y(4140) structure as a D(s)*(D) over bar (s)* molecular state or even as a mixture of D(s)*(D) over bar (s)* and D*(D) over bar* molecular states. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

QCD sum rule calculation for the charmonium-like structures in the J/psi phi and J/psi omega invariant mass spectra

Using the QCD sum rules we test if the charmonium-like structure Y(4274), observed in the J/psi phi invariant mass spectrum, can be described with a D(s)(D) over bar (s0)(2317)+ h.c. molecular current with J(PC) = 0(-+). We consider the contributions of condensates up to dimension ten and we work at leading order in alpha(s). We keep terms which are linear in the strange quark mass m(s). The mass obtained for such state is mD(s)D(s0) = (4.78 +/- 0.54) GeV. We also consider a molecular 0(-+) D (D) over bar (0)(2400)+ h.c. current and we obtain m(DD0) = (4.55 +/- 0.49) GeV. Our study shows that the newly observed Y(4274) in the J/psi phi invariant mass spectrum can be, considering the uncertainties, described using a molecular charmonium current. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

QCD sum rules study of the J(PC)=1(- -) charmonium Y mesons

We use QCD sum rules to test the nature of the recently observed mesons Y(4260), Y(4350) and Y(4660), assumed to be exotic four-quark (c (c) over barq (q) over bar) or (c (c) over bars (s) over bar) states with J(PC)= 1(--). We work at leading order in alpha(s), consider the contributions of higher dimension condensates and keep terms which are linear in the strange quark mass m(s). We find for the (c (c) over bars (s) over bar) state a mass in m(Y) = (4.65 +/- 0.10) GeV which is compatible with the experimental candidate Y (4660), while for the (c (c) over barq (q) over bar) state we find a mass in m(Y) = (4.49 +/- 0.11) GeV, which is still consistent with the mass of the experimental candidate Y(4350). With the tetraquark structure we are working we cannot explain the Y(4260) as a tetraquark state. We also consider molecular D(s0)(D) over bar (s)* and D(0)(D) over bar* states. For the D(s0)(D) over bar (s)* molecular state we get m(Ds0 (D) over bars*) = (4.42 +/- 0.10) GeV which is consistent, considering the errors, with the mass of the meson Y(4350) and for the D(0)(D) over bar* molecular state we get m(D0 (D) over bar*) = (4.27 +/- 0.10) GeV in excellent agreement with the mass of the meson Y(4260). (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Can the meson cloud explain the nucleon strangeness?

We use a version of the meson cloud model, including the kaon and the K-* contributions, to estimate the electric and magnetic strange form factors of the nucleon. We compare our results with the recent measurements of the strange quark contribution to parity-violating asymmetries in the forward G0 electron-proton scattering experiment. We conclude that it is very important to determine experimentally the electric and magnetic strange form factors, and not only the combination G(E)(s)+eta G(M)(s), if one does really intend to understand the strangeness of the nucleon.

On the kaon' s̄ structure function from the strangeness asymmetry in the nucleon

We propose a phenomenological approach based in the meson cloud model to obtain the strange quark structure function inside a kaon, considering the strange quark asymmetry inside the nucleon. © 2009 American Institute of Physics.

Measurement of associated W plus charm production in pp collisions at root s=7 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Measurement of the muon charge asymmetry in inclusive pp -> W plus X production at root s=7 TeV and an improved determination of light parton distribution functions

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Entropy, complexity and disequilibrium in compact stars

We used the statistical measurements of information entropy, disequilibrium and complexity to infer a hierarchy of equations of state for two types of compact stars from the broad class of neutron stars, namely, with hadronic composition and with strange quark composition. Our results show that, since order costs energy. Nature would favor the exotic strange stars even though the question of how to form the strange stars cannot be answered within this approach. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Untergrundstudien zur Messung der Strangeness-Vektorformfaktoren des Protons durch paritätsverletzende Elektronenstreuung unter Rückwärtswinkeln

Im Rahmen des A4-Experiments werden die Beiträge des Strange-Quarks zu den elektromagnetischen Formfaktoren des Protons gemessen. Solche Seequarkeffekte bei Niederenergieobservablen sind für das Verständnis der Hadronenstruktur wichtig, denn sie stellen eine direkte Manifestation der QCD-Freiheitsgrade im nichtperturbativen Bereich dar.rnrnLinearkombinationen der Strangeness-Vektorformfaktoren des Protons $G_E^s$ und $G_M^s$ sind experimentell über die Messung der paritätsverletzenden Asymmetrie im Wirkungsquerschnitt der elastischen Streuung longitudinal polarisierter Elektronen an unpolarisierten Nukleonen zugänglich. Vor dieser Arbeit hatte die A4-Kollaboration zwei solche Messungen unter Vorwärtsstreuwinkeln bei den Viererimpulsübertägen $Q^2$ von jeweils 0.23 und 0.10 (GeV/c)$^2$ veröffentlicht. Um die Separation von $G_E^s$ und $G_M^s$ beim höheren $Q^2$-Wert zu erhalten, wurde eine Messung unter Rückwärtswinkeln mit der Strahlenergie von 315 MeV durchgeführt.rnrnIm A4-Experiment werden die an einem Flüssigwasserstoff-Target gestreuten Elektronen eines longitudinal polarisierten Strahls mit einem Cherenkov-Kalorimeter einzeln gezählt. Durch die kalorimetrische Energiemessung erfolgt die Trennung der elastischen von den inelastischen Ereignissen. Bei Rückwärtswinkeln wurde dieses Apparat mit einem Szintillator als Elektronentagger erweitert, um den $\gamma$-Untergrund aus dem $\pi^0$-Zerfall zu unterdrücken.rnrnUm die Auswertung dieser Messung zu ermöglichen, wurden im Rahmen dieser Arbeit die gemessenen Energiespektren anhand von ausführlichen Simulationen der Streuprozesse und des Antwortverhaltens der Detektoren untersucht, und eine Methode zur Behandlung des restlichen Untergrunds aus der $\gamma$-Konversionrnvor dem Szintillator entwickelt. Die Simulationergebnisse sind auf dem 5%-Niveau mit den Messungen verträglich, und es wurde bewiesen, dass die Methode der Untergrundbehandlung anwendbar ist.rnrnDie Asymmetriemessung bei Rückwärtswinkeln, die man nach Anwendung der hier erarbeiteten Untergrundbehandlung erhält, wurde für die Separation von $G_E^s$ und $G_M^s$ bei $Q^2$=0.22 (GeV/c)^2 mit der Vorwärtswinkelmessung beim selbenrn$Q^2$ kombiniert. Es ergeben sich die Werte:rnrn$G_M^s$= -0.14 ± 0.11_{exp} ± 0.11_{theo} undrn$G_E^s$= 0.050 ± 0.038_{exp} ± 0.019_{theo}, rnrnwobei die systematische Unsicherheit wegen der Untergrundbehandlung im experimentellen Fehler enthalten ist. Am Ende der Arbeit werden die aus diesen Resultaten folgenden Rückschlüsse auf den Einfluss der Strangeness auf die statischen elektromagnetischen Eigenschaften des Protons diskutiert.rn

Bestimmung der Analysierstärke des A4-Compton-Rückstreupolarimeters zur Messung der longitudinalen Spinpolarisation des MAMI-Elektronenstrahls

Das A4-Experiment bestimmt den Beitrag der Strangequarks zu den elektromagnetischen Formfaktoren des Nukleons durch Messung der Paritätsverletzung in der elastischen Elektron-Nukleon-Streuung. Diese Messungen werden mit dem spinpolarisierten Elektronenstrahl des Mainzer Mikrotrons (MAMI) bei Strahlenergien zwischen 315 und 1508 MeV ndurchgeführt. Die Bestimmung des Strahlpolarisationsgrades ist für die Analyse der Daten unerläßlich, um die physikalische Asymmetrie aus der gemessenen paritätsverletzenden Asymmetrie extrahieren zu können. Aus diesem Grund wird von der A4-Kollaboration ein neuartiges Compton-Laserrückstreupolarimeter entwickelt, das eine zerstörungsfreie Messung der Strahlpolarisation, parallel zum laufenden Paritätsexperiment erlaubt. Um den zuverlässigen Dauerbetrieb des Polarimeters zu ermöglichen, wurde das Polarimeter im Rahmen dieser Arbeit weiterentwickelt. Das Datenerfassungssystem für Photonen- und Elektronendetektor wurde neu aufgebaut und im Hinblick auf die Verarbeitung hoher Raten optimiert. Zum Nachweis der rückgestreuten Photonen wurde ein neuartiger Detektor (LYSO) in Betrieb genommen. Darüber hinaus wurden GEANT4-Simulationen der Detektoren durchgeführt und eine Analyseumgebung für die Extraktion von Comptonasymmetrien aus den Rückstreudaten entwickelt. Das Analyseverfahren nutzt die Möglichkeit, die rückgestreuten Photonen durch koinzidente Detektion der gestreuten Elektronen energiemarkiert nachzuweisen (Tagging). Durch die von der Energiemarkierung eingeführte differentielle Energieskala wird somit eine präzise Bestimmung der Analysierstärke möglich. In der vorliegenden Arbeit wurde die Analysierstärke des Polarimeters bestimmt, so daß nun das Produkt von Elektronen- und Laserstrahlpolarisation bei einem Strahlstrom von 20 muA, parallel zum laufenden Paritätsexperiment, mit einer statistischen Genauigkeit von 1% in 24 Stunden bei 855 MeV bzw. <1% in 12 Stunden bei 1508 MeV gemessen werden kann. In Kombination mit der Bestimmung der Laserpolarisation in einer parallelen Arbeit (Y. Imai) auf 1% kann die statistische Unsicherheit der Strahlpolarisation im A4-Experiment von zuvor 5% auf nun 1,5% bei 1508MeV verringert werden. Für die Daten zur Messung der paritätsverletzenden Elektronenstreuung bei einem Viererimpulsübertrag von $Q^2=0,6 (GeV/c)^2$ beträgt die Rohasymmetrie beim derzeitigen Stand der Analyse $A_{PV}^{Roh} = ( -20,0 pm 0,9_{stat} ) cdot 10^{-6}$. Für eine Strahlpolarisation von 80% erhält man einen Gesamtfehler von $1,68 cdot 10^{-6}$ für $Delta P_e/P_e = 5 %$. Als Ergebnis dieser Arbeit wird sich dieser Fehler durch Analyse der Daten des Compton-Laserrückstreupolarimeters um 29% auf $1,19 cdot 10^{-6}$ ($Delta P_e/P_e = 1,5 %$) verringern lassen.

Aspects of Chiral Symmetry Breaking in Lattice QCD

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Up, down, strange and charm quark masses with Nf = 2+1+1 twisted mass lattice QCD

We present a lattice QCD calculation of the up, down, strange and charm quark masses performed using the gauge configurations produced by the European Twisted Mass Collaboration with Nf=2+1+1 dynamical quarks, which include in the sea, besides two light mass degenerate quarks, also the strange and charm quarks with masses close to their physical values. The simulations are based on a unitary setup for the two light quarks and on a mixed action approach for the strange and charm quarks. The analysis uses data at three values of the lattice spacing and pion masses in the range 210–450 MeV, allowing for accurate continuum limit and controlled chiral extrapolation. The quark mass renormalization is carried out non-perturbatively using the RI′-MOM method. The results for the quark masses converted to the scheme are: mud(2 GeV)=3.70(17) MeV, ms(2 GeV)=99.6(4.3) MeV and mc(mc)=1.348(46) GeV. We obtain also the quark mass ratios ms/mud=26.66(32) and mc/ms=11.62(16). By studying the mass splitting between the neutral and charged kaons and using available lattice results for the electromagnetic contributions, we evaluate mu/md=0.470(56), leading to mu=2.36(24) MeV and md=5.03(26) MeV.

Centrality dependence of charged hadron and strange hadron elliptic flow from root s(NN)=200 GeVAu+Au collisions

We present STAR results on the elliptic flow upsilon(2) Of charged hadrons, strange and multistrange particles from,root s(NN) = 200 GeV Au+Au collisions at the BNL Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). The detailed study of the centrality dependence of upsilon(2) over a broad transverse momentum range is presented. Comparisons of different analysis methods are made in order to estimate systematic uncertainties. To discuss the nonflow effect, we have performed the first analysis Of upsilon(2) with the Lee-Yang zero method for K(S)(0) and A. In the relatively low PT region, P(T) <= 2 GeV/c, a scaling with m(T) - m is observed for identified hadrons in each centrality bin studied. However, we do not observe nu 2(p(T))) scaled by the participant eccentricity to be independent of centrality. At higher PT, 2 1 <= PT <= 6 GeV/c, V2 scales with quark number for all hadrons studied. For the multistrange hadron Omega, which does not suffer appreciable hadronic interactions, the values of upsilon(2) are consistent with both m(T) - m scaling at low p(T) and number-of-quark scaling at intermediate p(T). As a function ofcollision centrality, an increase of p(T)-integrated upsilon(2) scaled by the participant eccentricity has been observed, indicating a stronger collective flow in more central Au+Au collisions.