Fenomenologia em cromodinâmica quântica com propagador de glúon modificado

A aplicabilidade e usos de propagadores de glúon modificados na Cromodinâmica Quântica (QCD) em diferentes espécies de processos é analisada. Os propagadores modificados de glúon são obtidos por diversos métodos, em especial, as equações de Dyson-Schwinger e simulações numéricas em teoria de campos na rede. Os processos em que estes propagadores são empregados em QCD podem ser divididos em duas classes: os difrativos e os perturbativos. Nos primeiros, a troca do pomeron é relevante e as propriedades infravermelhas da teoria são importantes, como no espalhamento elástico próton-próton e na produção de mésons vetoriais massivos. Os processos perturbativos, como o decaimento de mésons massivos e fatores de forma de mésons, aparentemente não permitem o uso de um propagador modificado, entretanto, o uso destes permite uma melhor descrição dos dados experimentais, assim como no caso dos processos difrativos.

Supressão de J/[psi] em processos próton-núcleo e núcleo-núcleo devido aos efeitos de alta densidade

A supressão da produção do méson J/Ψ em colisões de íons pesados tem sido apontada como um sinal da formação de um estado desconfinado da matéria - o Plasma de Quarks e Glúons. Este sinal, por em, não e inequívoco e muitos modelos, que não assumem a formação do plasma, podem descrever igualmente bem os resultados da colaboração NA50, no CERN, que apontou uma supressão anômala, não explicada pela absorção nuclear, nas colisões mais centrais entre íons de chumbo. De modo geral, estes modelos, considerando ou não a formação do plasma, procuram explicar os resultados experimentais através de mecanismos que causam a supressão no estado final da colisão, isto e, mecanismos que agem sobre as partículas produzidas na colisão. Por outro lado, para núcleos pesados e em processos envolvendo altas energias, as distribuições partônicas nucleares são alteradas em relação as distribuições para nucleons livres. Estas alterações ocorrem devido ao fato das dimensões do nucleon serem um limite geométrico para o crescimento das distribuições - seu vínculo de unitariedade - pois o meio nuclear, em altas energias, apresenta uma alta densidade partônica. A existência deste vínculo de unitariedade requer modificações das distribuições partônicas, o que deve ser considerado nos cálculos das seções de choque nucleares. Tais modificações afetam a produção de hádrons no estado final, diminuindo sua taxa de produção. Nesse trabalho, investigamos a inclusão dos efeitos de alta densidade nas distribuições partônicas para o tratamento da supressão de J/Ψ em colisões envolvendo alvos nucleares. Estes efeitos são decorrentes do aumento da distribuição de glúions na região de pequeno x (altas energias). A evolução DGLAP, que considera apenas a emissão de pártons, prevê um crescimento ilimitado da distribuição de glúons nesta região, quebrando assim o vínculo da unitariedade. Por isso, o mecanismo de recombinação partônica passa a contribuir para restaurar a unitariedade. Estes efeitos de recombinação, basicamente, são tratados como os efeitos de alta densidade referidos nesse trabalho, alterando as distribuições partônicas nucleares. Utilizamos processos próton-núcleo para estimar a magnitude destes efeitos, uma vez que estes processos não apresentam um meio nuclear tão denso quanto o proporcionado por colisões núcleo-núcleo. Esta premissa torna os processos próton-núcleo testes mais confiaveis para a investigação dos efeitos de alta densidade. Analisamos em especial a razão entre as taxas de produção do méson J/Ψ e do par de léptons, via processo Drell- Yan, uma vez que este observável e utilizado para apontar a supressão na produção de J/Ψ . Estendemos esta análise para processos núcleo-núcleo, onde novos mecanismos de supressão, entre eles a formação do Plasma de Quarks e Glúons são esperados. Os resultados aqui apresentados mostram que a inclusão dos efeitos de alta densidade introduz uma supressão adicional na produção de J/Ψ , que se torna mais significativa com o aumento da energia do processo. Nossa conclusão e, portanto, que estes efeitos devem ser incorporados na análise deste sinal em experimentos realizados em RHIC e LHC.

Uma nova assinatura para glueballs

A representação de Fock-Tani é um formalismo de teoria de campos para tratar problemas envolvendo simultaneamente partículas compostas e seus constituintes. O formalismo foi originalmente desenvolvido para tratar problemas de física atômica e mais tarde estendido para problemas da física hadrônica. Nesta dissertação, inicialmente apresentamos uma revisão da Cromo dinâmica Quântica e dos modelos de quarks e de glúons constituintes. Revisamos também a representação de Fock-Tani para mésons e buscamos estendê-Ia para estados exóticos, mais precisamente para glueballs. Neste formalismo uma mudança de representação é implementada através de um operador unitário, tal que estados de glueballs no espaço de Fock, compostos por um par glúon-glúon, sejam descritos em termos de operadores de campo de glueballs elementares em um espaço de Hilbert estendido. A aplicação do operador unitário a um Hamiltoniano microscópico de gluons leva a um Hamiltoniano efetivo que descreve todos os possíveis processos envolvendo glúons e glueballs. Esse Hamiltoniano efetivo é utilizado para estudar as interações entre glueballs à baixa energia em um modelo de glúons constituintes, que interagem através da troca de um glúon virtual e são confinados por um potencial fenomenológico O méson J?C = 0++ pode ser descrito de duas formas completamente diferentes. Na primeira forma ele é descrito da maneira usual como sendo composto por um par qq. Na segunda abordagem este mesmo méson é descrito como sendo constituido por dois glúons (glueball). Também estudamos nesta dissertação o méson 2++ no mesmo contexto. Os resultados obtidos nesta dissertação indicam que o méson qq precisaria ter um raio quase igual ao dobro do respectivo raio do glueball para que suas seções de choque de espalhamento elástico fossem equivalentes. As diferenças acentuadas encontradas nas seções de choque de espalhamento elástico méson-méson e glueball-glueball, podem ser interpretadas como uma nova assinatura de glueballs.

Measurement of the ratio of B+ and B-0 meson lifetimes

The ratio of the B+ and B-0 meson lifetimes was measured using data collected in 2002-2004 by the D0 experiment in Run II of the Fermilab Tevatron Collider. These mesons were reconstructed in B→μ(+)ν D*-X decays, which are dominated by B-0 and B→μ(+)ν(D) over bar X-0 decays, which are dominated by B+. The ratio of lifetimes is measured to be τ(+)/τ(0)=1.080± 0.016(stat)± 0.014(syst).

The omega DD vertex in a sum rule approach

The study of charmonium dissociation in heavy ion collisions is generally performed in the framework of effective Lagrangians with meson exchange. Some studies are also developed with the intention of calculate form factors and coupling constants related with charmed and light mesons. These quantifies are important in the evaluation of charmonium cross sections. In this Letter we present a calculation of the omega DD vertex that is a possible interaction vertex in some meson-exchange models spread in the literature. We used the standard method of QCD sum rules in order to obtain the vertex form factor as a function of the transferred momentum. Our results are compatible with the value of this vertex form factor (at zero momentum transfer) obtained in the vector-meson dominance model. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effects of vacuum structure on neutron star

We study the equation of state for neutron matter using the Walecka model including quantum corrections for baryons and sigma mesons through a realignment of the vacuum. We next use this equation of state to calculate the radius, mass and other properties of rotating neutron star.

Charmonium-pion cross section from QCD sum rules

The J/psipi --> (D) over barD*, D (D) over bar*, (D) over bar *D* and (D) over barD cross sections as a function of roots are evaluated in a QCD sum rule calculation. We study the Borel sum rule for the four point function involving pseudoscalar and vector meson currents, up to dimension four in the operator product expansion. We find that our results are smaller than the J/psipi --> charmed mesons cross sections obtained with models based on meson exchange, but are close to those obtained with quark exchange models. (C) 2002 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.

Color evaporation description of inelastic photoproduction of J/psi at DESY HERA

The H1 Collaboration recently reported a new analysis of data on the inelastic photoproduction of J/psi mesons at DESY's HERA ep collider. We show that these new experimental results are well described by the color evaporation model for quarkonium production. Moreover, these new data require the introduction of resolved photon contributions in order to accommodate the results in the kinematic region where the fractional energy carried by the J/psi is small, demonstrating that colored perturbative c (c) over bar states contribute to the production of a color singlet.

Pion interactions in the X(3872)

We consider pion interactions in an effective field theory of the narrow resonance X(3872), assuming it is a weakly bound molecule of the charm mesons D-0(D) over bar (*0) and D-*0(D) over bar (0). Since the hyperfine splitting of the D-0 and D-*0 is only 7 MeV greater than the neutral pion mass, pions can be produced near threshold and are nonrelativistic. We show that pion exchange can be treated in perturbation theory and calculate the next-to-leading-order correction to the partial decay width Gamma[X -> D-0(D) over bar (0)pi(0)].

Hadronic interactions from effective chiral Lagrangians of quarks and gluons

Effective chiral Lagrangians involving constituent quarks, Goldstone bosons and long-distance gluons are believed to describe the strong interactions in an intermediate energy region between the confinement scale and the chiral symmetry breaking scale. Baryons and mesons in such a description are bound states of constituent quarks. We discuss the combined use of the techniques of effective chiral field theory and of the field theoretic method known as Fock-Tani representation to derive effective hadron interactions. The Fock-Tani method is based on a change of representation by means of a unitary transformation such that the composite hadrons are redescribed by elementary-particle field operators. Application of the unitary transformation on the microscopic quark-quark interaction derived from a chiral effective Lagrangian leads to chiral effective interactions describing all possible processes involving hadrons and their constituents. The formalism is illustrated by deriving the one-pion-exchange potential between two nucleons using the quark-gluon effective chiral Lagrangian of Manohar and Georgi. We also present the results of a study of the saturation properties of nuclear matter using this formalism.

Lepton transverse polarization in the B -> Dl nu(l) decay due to the electromagnetic final state interaction

The effect of lepton transverse polarization in B-0-->D(-)l(+)nu(l), B+-->(D) over bar (0)l(+)nu(l) decays (l=tau,mu) is analyzed within the framework of the standard model in the leading order of heavy quark effective theory. It is shown that a nonzero transverse polarization appears due to the electromagnetic final state interaction. The diagrams with intermediate D,D* mesons contributing to the nonvanishing P-T are considered. Regarding only the contribution of these mesons, the values of the tau-lepton transverse polarization averaged over the physical region in the B-0-->D(-)tau(+)nu(l) and B+-->(D) over bar (0)tau(+)nu(l) decays are equal to 2.60x10(-3) and -1.59x10(-3), respectively. In the case of muon decay modes the values of [P-T] are equal to 2.97x10(-4) and -6.79x10(-4).

Testing color evaporation in photon-photon production of J/psi at CERN LEP II

The DELPHI Collaboration has recently reported the measurement of J/psi production in photon-photon collisions at CERN LEP II. These newly available data provide additional proof of the importance of colored c (c) over bar pairs for the production of charmonium, because these data can be explained only by considering resolved photon processes. We show here that the inclusion of color octet contributions to J/psi production in the framework of the color evaporation model is able to reproduce these data. In particular, the transverse-momentum distribution of the J/psi mesons is well described by this model.

CMS physics technical design report, volume II: Physics performance

CMS is a general purpose experiment, designed to study the physics of pp collisions at 14 TeV at the Large Hadron Collider ( LHC). It currently involves more than 2000 physicists from more than 150 institutes and 37 countries. The LHC will provide extraordinary opportunities for particle physics based on its unprecedented collision energy and luminosity when it begins operation in 2007. The principal aim of this report is to present the strategy of CMS to explore the rich physics programme offered by the LHC. This volume demonstrates the physics capability of the CMS experiment. The prime goals of CMS are to explore physics at the TeV scale and to study the mechanism of electroweak symmetry breaking - through the discovery of the Higgs particle or otherwise. To carry out this task, CMS must be prepared to search for new particles, such as the Higgs boson or supersymmetric partners of the Standard Model particles, from the start- up of the LHC since new physics at the TeV scale may manifest itself with modest data samples of the order of a few fb(-1) or less. The analysis tools that have been developed are applied to study in great detail and with all the methodology of performing an analysis on CMS data specific benchmark processes upon which to gauge the performance of CMS. These processes cover several Higgs boson decay channels, the production and decay of new particles such as Z' and supersymmetric particles, B-s production and processes in heavy ion collisions. The simulation of these benchmark processes includes subtle effects such as possible detector miscalibration and misalignment. Besides these benchmark processes, the physics reach of CMS is studied for a large number of signatures arising in the Standard Model and also in theories beyond the Standard Model for integrated luminosities ranging from 1 fb(-1) to 30 fb(-1). The Standard Model processes include QCD, B-physics, diffraction, detailed studies of the top quark properties, and electroweak physics topics such as the W and Z(0) boson properties. The production and decay of the Higgs particle is studied for many observable decays, and the precision with which the Higgs boson properties can be derived is determined. About ten different supersymmetry benchmark points are analysed using full simulation. The CMS discovery reach is evaluated in the SUSY parameter space covering a large variety of decay signatures. Furthermore, the discovery reach for a plethora of alternative models for new physics is explored, notably extra dimensions, new vector boson high mass states, little Higgs models, technicolour and others. Methods to discriminate between models have been investigated. This report is organized as follows. Chapter 1, the Introduction, describes the context of this document. Chapters 2-6 describe examples of full analyses, with photons, electrons, muons, jets, missing E-T, B-mesons and tau's, and for quarkonia in heavy ion collisions. Chapters 7-15 describe the physics reach for Standard Model processes, Higgs discovery and searches for new physics beyond the Standard Model.

NONLEPTONIC ANNIHILATION DECAYS of B MESON WITH A NATURAL INFRARED CUTOFF

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Charm Production in Antiproton-Proton Annihilation

We study the production of charmed mesons (D) and baryons (Lambda(c)) in antiproton- proton ((p) over barp) annihilation close to their respective production thresholds. The elementary charm production process is described by either baryon/ meson exchange or by quark/ gluon dynamics. Effects of the interactions in the initial and final states are taken into account rigorously. The calculations are performed in close analogy to our earlier study on (p) over bar -> (Lambda) over bar Lambda and (p) over barp (K) over bar K by connecting the processes via SU(4) flavor symmetry. Our predictions for the (Lambda) over bar (c)Lambda(c) production cross section are in the order of 1 to 7 mb, i. e. a factor of around 10-70 smaller than the corresponding cross sections for (Lambda) over bar Lambda However, they are 100 to 1000 times larger than predictions of other model calculations in the literature. on the other hand, the resulting cross sections for (D) over barD production are found to be in the order of 10(-2) - 10(-1)mu b and they turned out to be comparable to those obtained in other studies.