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Ver el documento (formato PDF)   Willemyns, Cintia Teresita.  "Estudios sobre el espectro de los nucleones excitados usando la expansión en 1/Nc de la cromodinámica cuántica"  (2017-03-14)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
En el presente trabajo se investigan los estados excitados de bariones no extraños en el marco de la expansión en la inversa del número de colores (Nc) de la Cromodinámica Cuántica (QCD). En particular, se busca obtener una mejor comprensión teórica de la fenomenología de los bariones excitados de manera independiente de modelos particulares y también conectar el análisis que se obtiene en términos de operadores efectivos en la expansión 1/Nc con una imagen dinámica que explique los valores de los coeficientes de la expansión. También se trabaja en la dirección de extender el análisis que usa la expansión en 1/Nc al caso en el que tenemos mezcla de configuraciones de spin-sabor. Para alcanzar estos objetivos se estudia el espectro de masas de los bariones excitados de paridad negativa realizando la conexión (matching) entre una extensa clase de modelos de quarks no relativistas, con interacciones efectivas entre quarks tanto dependientes como independientes del sabor, y la base de operadores de spin-sabor que se utiliza habitualmente en la expansión 1/Nc. Los resultados obtenidos son expresiones analíticas para los coeficientes libres que acompañan a cada uno de los operadores que aparecen a un cierto orden en potencias de 1/Nc. Estos coeficientes se expresan en función de integrales radiales que dependen de la forma y la magnitud relativa de las interacciones tensorial, spin-spin y spin-órbita del modelo y que se dejan sin especificar para mantener la generalidad de las expresiones. A partir de este matching se obtienen relaciones nuevas entre las masas bariónicas y los ángulos de mezcla. Estas relaciones son independientes de los parámetros y permiten discriminar entre distintas estructuras de spin-sabor de las interacciones quark-quark. Se analiza cómo esta parametrización general de las matrices de masa depende de los ángulos de mezcla y qué restricciones se imponen al considerar las suposiciones recién mencionadas sobre la interacción efectiva entre quarks. Los resultados hallados indican que, dentro de las incertezas experimentales, los valores para los ángulos de mezcla determinados por un reciente ajuste global a las masas y a los decaimientos no excluyen ninguna de las dos posibilidades más extremas para la dependencia o independencia del sabor de la interacción entre quarks originada por el intercambio de un mesón o gluón respectivamente. Por otro lado, se realiza un análisis del espectro de masas de los bariones excitados de paridad positiva utilizando la base de operadores de spin-sabor de la expansión 1/Nc. Se analiza por primera vez el espectro incluyendo la mezcla de configuraciones. En el límite de Nc grande los bariones excitados sin extrañeza se agrupan en representaciones irreducibles de la simetría contraída SU(4)c. Por medio del cálculo explícito del espectro de masas encontramos que esta estructura se conserva. El estudio de los autoestados demuestra que las mezclas son más sencillas de lo que se esperaría en un modelo de quarks y está de acuerdo con la simetría que se espera el límite del número de colores grande.

Abstract:
In this thesis we study the non-strange excited baryons in the 1/Nc expansion of Quantum Chromodynamics, with Nc the number of colors. In particular, we seek to obtain a better theoretical understanding of baryon phenomenology, less dependent on the particular details of models, and to connect the analysis obtained in terms of effective operators in the 1/Nc expansion with a dynamical picture that can help to understand the numerical values of the coeficients in the 1/Nc expansion. We also aim to extend the 1/Nc analysis by considering configuration mixing in the spin- flavor space. For this purpose, we study the mass spectrum of excited baryons with negative parity by matching a large class of non-relativistic quark models, with both flavor dependent and flavor independent effective quark-quark interactions, to the usual spin-flavor operator basis of the 1/Nc expansion. We obtain analytic expressions for the coeficients of each operator that appears in the expansion at a given order in 1/Nc. The coeficients of the 1/Nc operators can be expressed in terms of radial integrals that depend on the shape and relative strength of the spin-spin, spin-orbit and tensor interactions of the model, which are left unspecified. From this matching, we obtain several new parameter-free relations between the masses and the mixing angles that can discriminate between different spin-flavor structures of the effective quark-quark interaction. We analyze how a general parametrization of the mass matrix depends on the mixing angles and is constrained by the assumptions on the effective quark-quark interaction mentioned above. We find that, within the present experimental uncertainties, consistency with the best values of the mixing angles as determined by a recent global fit to masses and decays does not exclude either of the two most extreme possibilities of flavor dependent (independent) quark-quark interactions, as generated by meson (gluon) exchange interactions. We also perform an analysis of the mass spectrum of excited baryons with positive parity using the spin-flavor operator basis of the 1/Nc expansion. We analize the spectrum considering configuration mixing for the first time. In the large Nc limit, non-strange excited baryons are members of irreducible representations of a contracted SU(4)c symmetry. By calculating the mass spectrum explicitly, we find that this structure is still conserved when configuration mixing is taken into account. The analysis of the eigenstates shows that the mixings are simpler than what is expected from quark models and they satisfy the structure predicted in the large Nc limit.

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Registro:
Título : Estudios sobre el espectro de los nucleones excitados usando la expansión en 1/Nc de la cromodinámica cuántica     =    Studies on the mass spetrum of excited baryons using the 1/Nc expansion of quantum chromodynamics
Autor : Willemyns, Cintia Teresita
Director : Schat, Carlos
Sassot, Rodolfo
Consejero : Sassot, Rodolfo
Jurados : Schvellinger, Martín A.  ; Simeone, Claudio  ; Scoccola, Norberto
Año : 2017-03-14
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA)
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Físicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_6157_Willemyns
Idioma : Español
Area Temática : Física / Física de Partículas
Física / Física Cuántica
Palabras claves : QCD; EXPANSION EN 1/NC; BARIONES EXCITADOS; QCD; 1/NC EXPANSION; EXCITED BARYONS
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