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Tipo do documento: Tese
Título: Observáveis em modelos efetivos confinantes: potencial quark–antiquark e momento magnético de núcleons
Título(s) alternativo(s): Observables in effective confining models: quark–antiquark potential and magnetic moment of nucleons
Autor: Mena Correa, Carlos Stivens 
Primeiro orientador: Palhares, Letícia Faria Domingues
Primeiro membro da banca: Mintz, Bruno Werneck
Segundo membro da banca: Capri, Marcio André Lopes
Terceiro membro da banca: Lemes, Vitor Emanuel Rodino
Quarto membro da banca: Villavicencio Reyes, Cristian Luis
Quinto membro da banca: Helayël-Neto, José Abdalla
Resumo: A compreensão da física hadrônica, em função de quarks e glúons, continua sendo um problema em aberto já que o mecanismo do confinamento de cor ainda carece de uma descrição analítica satisfatória a partir de primeiros princípios. Porém, com o intuito de abordar o confinamento, têm sido desenvolvidos alguns enfoques que exploram ou até conseguem acessar a informação da região de baixas energias da Cromodinâmica quântica (QCD), i.e. a parte não perturbativa da QCD, onde é considerado que pode residir a explicação ao confinamento. Dentre os diferentes métodos, encontramos aqueles que surgem a partir das consequências não perturbativas das cópias de Gribov, que modificam o comportamento infravermelho dos propagadores da Yang–Mills, em especial o do propagador do glúon. Ao mesmo tempo, esses enfoques são motivados nos resultados não perturbativos da QCD na rede. Nesta tese, estudaremos os seguintes modelos: Gribov–Zwanziger (GZ), Gribov–Zwanziger refinado (RGZ) e Curci-Ferrari (CF, ou modelo do glúon massivo). No caso do propagador do glúon, a informação não-perturbativa presente nessas abordagens gera uma estrutura de pólos complexos, que viola o axioma de reflexão de positividade relacionado à interpretação física de uma partícula, o que poderia ser considerado como um indício de confinamento do glúon. A busca de outros indícios de confinamento nesses formalismos é obviamente de grande importância para estabelecer o seu papel como realizações infravermelhas consistentes da QCD. Com isso em mente, e supondo o confinamento como algo intrínseco à QCD, nesta tese investigamos em alguns observáveis as consequências e o impacto fenomenológico das características não perturbativas dos diferentes enfoques mencionados. Primeiro, relacionado ao observável do espectro de energia, focamos no cálculo e análise do potencial estático entre um par quark–antiquark pesado, cujo comportamento linear, corroborado pela QCD na rede, é considerado um indício do confinamento. Nosso objetivo é ainda verificar o regime de validade dos enfoques mencionados e a sua compatibilidade com as predições perturbativas, e também se tais modelos podem produzir confinamento de quarks através de um potencial linear. Nossos resultados indicam que os potenciais calculados estão em concordância com o resultado perturbativo de altas energias e também que esses potenciais apresentam correções não perturbativas interessantes. No caso de Curci-Ferrari (glúon massivo), devido à inclusão sistemática de mais efeitos da interação que incluem correções a um e dois loops, estas se tornam muito significativas dado o surgimento de um comportamento semilinear do seu potencial na região de distâncias intermediárias. O outro observável estudado nesta tese é o momento magnético, em particular o do próton. Devido à dificuldade que o cálculo apresenta, adotamos o modelo de quark constituinte (CQM), que dentro das suas próprias limitações nos permite calcular o momento magnético dos hádrons em função dos momentos magnéticos dos seus quarks constituintes. A fim de extrair o momento magnético dos quarks e com o objetivo de estudar nele o impacto fenomenológico dos diferentes tipos de propagadores dos enfoques GZ, RGZ e CF, analisamos o vértice quark–fóton (QPV) (até a ordem de um loop) focando na contribuição vinda da QCD, que depende do propagador do glúon. Nossos resultados indicam que as contribuições dos diferentes enfoques ao momento magnético dos quarks são menores em relação ao resultado perturbativo (glúon sem massa), já que estas são suprimidas devido aos termos de massa presentes nos propagadores do glúon, que nos casos GZ e CF apresentam um comportamento muito similar mesmo quando o caso GZ apresenta pólos imaginários e o CF não (em nível de árvore). No caso RGZ, devido à estrutura mais elaborada e com pólos complexos do seu propagador, aparecem mais contribuições ao momento magnético dos quarks, podendo inclusive superar o valor do resultado perturbativo para certos valores dos parâmetros RGZ. Referente ao momento magnético do próton,calculado no CQM, o resultado mais interessante surge ao ajustar a massa do quark constituinte para reproduzir a massa do próton. Neste caso, ao ajustar os parâmetros de massa dos enfoques mencionados, podemos reproduzir o momento do próton. Os valores obtidos inclusive são comparáveis a outros valores de massa obtidos para a massa do glúon.
Abstract: The understanding of hadronic physics, in terms of quarks and gluons, is still an open problem, since the color confinement mechanism still lacks a satisfactory analytical description from first principles. However, in order to address confinement, some approaches have been developed that explore or even manage to access information from the low-energy region of Quantum Chromodynamics (QCD), i.e. the nonperturbative part of QCD, where it is considered that the explanation for confinement may lie. Among the different methods, we focus on those that arise from the nonperturbative consequences of Gribov copies, which modify the infrared behavior of Yang-Mills propagators, especially that of the gluon propagator. At the same time, these approaches are motivated by the nonperturbative first-principle numerical results of lattice QCD. In this thesis, we will study the following models: Gribov–Zwanziger (GZ), refined Gribov–Zwanziger (RGZ), and Curci-Ferrari (CF, or massive gluon model). In the case of the gluon propagator, the nonperturbative information present in these approaches generates a structure of complex poles, which violates the positivity reflection axiom related to the physical interpretation of a particle, which could be considered as an indication of gluon confinement. The search for other signs of confinement in these formalisms is obviously of great importance to establish their role as consistent infrared realizations of QCD. With this in mind, and assuming confinement as something intrinsic to QCD, in this thesis we investigate in some observables the consequences and phenomenological impact of the non-perturbative characteristics of the different approaches mentioned. First, related to the observable of the energy spectrum, we focus on the calculation and analysis of the static potential between a heavy quark–antiquark pair, whose linear behavior, corroborated by lattice QCD, is considered a sign of confinement. Our objective is also to verify the validity of the mentioned approaches and their compatibility with perturbative predictions, and also whether such models can produce quark confinement through a linear potential. Our results indicate that the calculated potentials are in agreement with the high-energy perturbative result and also that these potentials present interesting non-perturbative corrections. In the case of Curci-Ferrari (massive gluon), due to the systematic introduction of more interaction effects that include corrections at one and two loops, these become very significant due to the emergence of a semilinear behavior of its potential in the region of intermediate distances. The other observable studied in this thesis is the magnetic moment, in particular that of the proton. Due to the difficulty that the calculation presents, we adopted the constituent quark model (CQM), which within its own limitations allows us to calculate the magnetic moment of hadrons as a function of the magnetic moments of their constituent quarks. In order to extract the magnetic moment of the quarks and with the aim of studying the phenomenological impact of the different types of propagators of the GZ, RGZ, and CF approaches, we analyzed the quark-photon vertex (QPV) (up to the order of one it loop) focusing on the contribution coming from QCD, which depends on the gluon propagator. Our results indicate that the contributions of the different approaches to the magnetic moment of the quarks are smaller in relation to the perturbative result (massless gluon) since these are suppressed due to the mass terms present in the gluon propagators, which in the GZ and CF cases present a very similar behavior even if the GZ case has imaginary poles and the CF case does not (at tree level). In the RGZ case, due to the more elaborate structure and complex poles of its propagator, more contributions to the magnetic moment of the quarks appear, which may even exceed the value of the perturbative result for certain values of the RGZ parameters. Regarding the magnetic moment of the proton, calculated in CQM, the most interesting result arises when the mass of the constituent quark is adjusted to reproduce the mass of the proton. In this case, by adjusting the mass parameters of the mentioned approaches, we can reproduce the moment of the proton. The values obtained are even comparable to other mass values obtained for the gluon mass.
Palavras-chave: Cromodinâmica quântica
Confinamento de quarks
Gluons
Interações quark-gluon
Confinamento e modelos efetivos para QCD
Momento magnético anômalo
Potenciais não relativísticos
Quantum chromodynamics
Quark confinement
Quark-gluon interactions
Confinement and effective models for QCD
Anomalous magnetic moment
Non–relativistic potentials
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DAS PARTICULAS ELEMENTARES E CAMPOS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Física Armando Dias Tavares
Programa: Programa de Pós-Graduação em Física
Citação: MENA CORREA, Carlos Stivens. Observáveis em modelos efetivos confinantes: potencial quark–antiquark e momento magnético de núcleons. 2023. 191 f. Tese (Doutorado em Física) - Instituto de Física Armando Dias Tavares, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Restrito
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22039
Data de defesa: 19-Dez-2023
Aparece nas coleções:Doutorado em Física



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