Aspectos não-perturbativos e fenomenológicos do espalhamento elástico de hádrons em altas e ultra-altas energias

Autor(es)

Daniel Almeida Fagundes

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin
• Data de defesa: 2014-03-07

Membros da banca

Márcio José Menon; Victor Paulo Barros Gonçalves; Gastão Inácio Krein; Arlene Cristina Aguilar; Carola Dobrigkeit Chinellato

• Orientador: Adriano Antonio Natale; Márcio José Menon

Resumo

Assim como a Eletrodinâmica Quântica (QED) representa a teoria fundamental das interações eletromagnéticas no domínio subatômico, a Cromodinâmica Quântica (QCD) qualifica-se atualmente como a melhor candidata a teoria fundamental das interações fortes - presentes no domínio nuclear, em distâncias características 1 fm (1015 m). Como uma teoria fundamental, a QCD busca descrever a estrutura de hádrons e núcleos em termos dos campos elementares de quarks e glúons. Por um lado, muitas de suas previsões tem sido confirmadas ao longo dos anos por experimentos realizados em aceleradores de partículas. Por outro lado, certos fenômenos ainda não encontram descrição completa no âmbito da QCD e carecem de investigação profunda, como é o caso dos espalhamentos hadrônicos suaves (a pequeno momento transferido) em altas energias, principal objeto de estudo dessa tese. Do ponto de vista teórico, devido à ausência de um formalismo único, fundamentado na QCD, capaz de tratar de forma sistemática o setor não-perturbativo, torna-se um desafio explicar a dinâmica dos processos difrativos suaves, elásticos e dissociativos, em termos fundamentais. Por essa razão, estudos desses processos têm sido realizados no escopo fenomenológico, visando extrair propriedades gerais das interações hadrônicas no regime de altas energias. Nesse contexto, dedicamo-nos nesta tese à apresentação de um estudo abrangente sobre o espalhamento elástico de hádrons com foco na fronteira de energia explorada no LHC, utilizando abordagens empíricas e fenomenológicas dos espalhamentos protón-próton (pp) e antipróton-próton em energias de centro de massa no intervalo, (s)^(1/2) = 5 GeV - 8 TeV. Investigamos ainda a saturação de limites de unitaridade em colisões pp e propriedades físicas das interações hedônicas em altíssimas energias. A apresentação dos resultados da tese abrange três abordagens distintas e efetivas para a análise e descrição de dados experimentais de grandezas físicas dos espalhamentos pp e pp. Inicialmente, discutimos a aplicabilidade de um modelo inspirado em QCD para o espalhamento elástico, o qual apresenta conexões explicitas com aspectos da dinâmica do setor não-perturbativo, de forma vinculada a resultados recentes de QCD na rede e de soluções de Equações de Schwinger-Dyson (SDE). O ponto central dessa abordagem é o estudo da influência de uma escala de massa, m0, associada à geração dinâmica de massa de gluons na região não-perturbativa da QCD. Em seguida, tratamos o problema do crescimento das seções de choque total, elástica e inelástica através de duas abordagens empíricas dos espalhamentos próton-próton e antipróton-proton e discutimos três possíveis cenários de saturação (assintótica) da razão entre as seções de choque elástica e total. Por fim, investigamos o problema da seção de choque diferencial elástica no LHC _a luz do modelo empírico de Barger-Phillips para a amplitude de espalhamento. Propomos a utilização desse modelo para descrição dos dados experimentais em 7 TeV da Colaboração TOTEM e apresentamos previsões para a seção de choque diferencial nas energias 8 TeV e 14 TeV do LHC. No âmbito desse modelo, assumimos a saturação de duas regras de soma assintóticas para a amplitude de espalhamento elástico, e estudamos o caso particular de saturação assintótica do limite de disco negro, estimando o valor de energia no qual tal limite poderia ser atingido (AU)

• Processo FAPESP: 11/00505-0 - Espalhamento difrativo de hádrons em altas energias: representação eiconal e cromodinâmica quântica não perturbativa
• Beneficiário: Daniel Almeida Fagundes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado