Estudo da Largura de Estados Exóticos do Charmonium Usando as Regras de Soma da QCD

• Processo: 10/19128-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2011
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2015
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física das Partículas Elementares e Campos
• Pesquisador responsável: Marina Nielsen
• Beneficiário: Jorgivan Morais Dias
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 13/15617-3 - Abordagem de teorias de campo efetivas para estados no setor do charm e do bottom ocultos, BE.EP.DR
• Assunto(s): Cromodinâmica quântica Física de hádrons
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Estados Moleculares | Fisica de hadrons | Qcd | Regras de Soma | Física de Hádrons

Resumo

Os novos estados do charmonium, descobertos à partir de 2002 pelas colaborações Belle e BaBar fornecem um desafio no nosso entendimento da QCD, uma vez que enquanto alguns deles, como o $X(3943)$, podem ser entendidos como estados simples $c\overline{c}$, outros, como o $X(3872)$, $Y(4140)$, $Y(4260)$, $Y(4660)$ e o $Z^{+}(4430) não se encaixam no espectro das previsões dos estados $c\overline{c}$. Uma das mais recentes aquisições para essa lista de estados exóticos é a estrutura fina observada pela colaboração CDF em 2009 no decaimento $B^{+} \rightarrow Y(4140)K^{+} \rightarrow J/\psi \phi K^{+}$. A massa e a largura dessa estrutura são $M = 4143 \pm 2.9 \pm 1.2$ MeV, $\Gamma = 11.7^$.O $Z^{+}(4430)$, observado no decaimento $B^{+} \rightarrow KZ^{+}(4430) \rightarrow K\psi^{´} \pi^{+}$ pela colarboração Belle, é o mais intrigante de todos já que, sendo um estado carregado, não pode ser um estado $c\overline{c}$. Do ponto de vista teórico, existem várias interpretações sobre o $Z^{+}(4430)$: efeito de threshold em onda-S, estado molecular $D^{*}D_{1}$, estado de tetraquark.O primeiro desses estados, que não se encaixa facilmente no espectro dos estados $c\overline{c}$, que foi descoberto é o $X(3872)$, observado no decaimento $B^{+} \rightarrow X(3872)K^{+} \rightarrow J/\psi \pi^{+}\pi^{-}K^{+}$ pela colaboração Belle. O X(3872) é o mais bem estudado dos estados associados-$c\overline{c}$. Ele foi confirmado por quatro experimentos, com massa $M = 3871.61 \pm 0.16 \pm 0.19$ MeV e uma largura muita pequena: $\Gamma < 2.3$ MeV. A colaboração Belle também observou o decaimento $X(3872) \rightarrow J/\psi \gamma$ que determina $C = +$, em oposição a conjugação de carga dos candidatos preferenciais do charmonium. A discussão sobre a existência de estados moleculares não é nova e em 1994 Tornqvist, usando um modelo de potencial mesônico, essencialmente fez uma previsão o $X(3872)$. Tornqvist previu que deveria existir um estado molecular perto do threshold $D^{*}D$, nos canais $J^{PC} = 0^{-+}$ e $1^{-+}$. O único outro estado molecular previsto pelo modelo de potencial, seria uma molécula $D^{*}\overline{D}^{*}$ no canal $J^{PC} = 0^{++}$, com uma massa em torno de $4010$ MeV. Um estado com uma massa muito próxima desse valor foi observado pela colaboração Belle em 2005, no decaimento $B \rightarrow K Y(3930) \rightarrow K \omega J/\psi$. Essa observação foi confirmada pela colaboração BaBar.Um problema inerente aos estados moleculares com massas próximas ao limiar de massa dos mésons constituintes, é que cálculos baseados em regras de soma da QCD fornecem larguras de decaimento grandes. Dessa forma, para podermos afirmar que uma dada ressonância possa ser descrita como um estado molecular, devemos ser capazes de entender não apenas sua massa, mas também sua largura. Pretendemos realizar um estudo completo sobre a largura de decaimento dos estados $Y(3930)$, $Y(4140)$, considerados como estados moleculares $D_{s}^{*}\overline{D}_{s}^{*}$ com $J^{PC} = 0^{++}$, e dos estados $Y(4200)$, $Y(4274)$, considerados como estados moleculares $D_{s}\overline{D}_{s0}$ e $D\overline{D}_{0}$ com $J^{PC} = 0^{-+}$, usando as regras de soma da QCD.

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

DIAS, Jorgivan Morais. Estudo da largura de estados exóticos do Charmonium usando as regras de soma da QCD. 2015. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física (IF/SBI) São Paulo.