Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Alguns aspectos não perturbativos das teorias de Yang-Mills puras em quatro dimensões Euclideanas, quantizadas no calibre de Landau, são estudados analiticamente. Por pura entendemos a teoria na ausência de matéria (férmions). Em particular, ivestigamos a geração dinâmica de massa para os gluons devido a presença de condensados de dimensão dois. Este estudo é feito utilizando a técnica de operadores locais compostos no caso da ação de Yang-Mills, bem como, no caso da ação de Gribov-Zwanziger. Além deste estudo, uma investigação sobre as ambigüidades de Gribov nos calibres lineares covariantes é apresentada. No caso da ação de Yang-Mills, fizemos uma análise detalhada da técnica de opera-dores locais compostos quando introduzidos, simultaneamente, os operadores A&#956;aA&#956;a e fabcc*bcc. Através da teoria da renormalização algébrica, provamos a renormalizabilidade do modelo a todas as ordens em teoria de perturbações. Com o auxílio das equações do grupo de renormalização uma ação quântica efetiva é construída para os condensados <A&#956;aA&#956;a> e <fabcc*bcc>. Esta construção é feita utilizando a regularização dimensional em conjunto com o esquema de renormalização MS. Mostramos que um valor não trivial para estes condensados é favorecido dinamicamente, independentemente da escala escolhida. Cálculos explícitos, a um laço, são apresentados fornecendo estimativas numéricas para estes condensados e para a energia do vácuo. Através de um estudo via identidades de Ward, somos capazes de mostrar formalmente que a presença do condensado Overhauser, <fabcc*bcc>, é responsável pela quebra de transversalidade da polarização do vácuo. Contudo, o propagador do glúon permanece transverso, a todas as ordens em teorias de perturbações. Finalmente, esta análise é terminada com o cálculo explícito da correção, a um laço, à massa do glúon, devido a presença destes condensados. O resultado é que existe uma quebra na degenerescência da massa entre gluons Abelianos e não Abelianos. Esta quebra, devido a massa não Abeliana ser maior que a Abeliana, pode ser interpretada como uma evidência da dominância Abeliana no calibre de Landau. Com relação à ação de Gribov-Zwanziger sem a inclusão de condensados, começamos por efetuar cálculos explícitos. Mostramos formalmente que, a um laço, a energia do vácuo será sempre positiva, independentemente do esquema de renormalização escolhido e da escala. Apresentamos uma discussão sobre a procura de soluções da condição de horizonte no esquema MS, a um e dois laços, e as respectivas dificuldades encontradas. Em seguida, mostramos, através da teoria de renormalização algébrica, que a inclusão do operador A&#956;aA&#956;a na ação de Gribov-Zwanziger via o formalismo LCO é renormalizável a todas as ordens em teoria de perturbações. Tentativas de resolver as equações de gap são apresentadas no esquema de renormalização MS a um laço. Mostramos formalmente que, para a condição de horizonte, não existem soluções para <A&#956;aA&#956;a> < 0 e somente uma solução para <A&#956;aA&#956;a> > 0 pode existir. Contudo, no esquema MS, não fomos capazes de encontrar esta solução explicitamente. Desta forma, uma aprimoração do esquema de renormalização é feita de forma a minimizar a dependência no esquema escolhido. Nesta otimização encontramos a solução no limite MS bem como para o caso em que a dependência no esquema de renormalização é mínima. Em ambos os casos, a energia do vácuo se mostra positiva e o condensado <A&#956;aA&#956;a> > 0. Após os cálculos explícitos, uma discussão sobre as conseqüências físicas de um parâmetro de Gribov não nulo é apresentada. Finalmente, apresentamos um estudo das ambiguidades de Gribov nos calibres lineares covariantes para o caso em que &#945;<<1, onde &#945; é o parâmetro de calibre. Após identificar uma região no espaço funcional das configurações na qual não existem cópias de Gribov próximas, efetuamos a respectiva restrição da integral de caminho. Como efeito no nível árvore, o propagador do glúon transverso se torna suprimido no limite infravermelho devido a presença do horizonte de Gribov. A componente longitudinal se mostra suprimida devido a geração dinâmica de massa, associada ao condensado <A&#956;aA&#956;a>. Ainda, diferentemente do calibre de Landau, o propagador dos campos fantasmas não apresenta conexão com forças de longo alcance. Em contrapartida, uma função de Green singular no infravermelho, relacionada ao horizonte, é identificada e pode ser associada a forças de longo alcance. Por fim, todos os resultados do calibre de Landau são recuperados no limite &#945;&#8594;0.. / Some nonperturbative aspects of Euclidean Yang-Mills theories in four dimensions,quantized in the Landau gauge, are analytically studied. In particular, we investigate the dynamical mass generation for the gluons due to the presence of dimension two condensates. This study is performed in the framework of the local composite operator technique in the case of the Yang-Mills action as well as in the case of the Gribov-Zwanziger action. Further, an investigation of the Gribov ambiguities in the linear covariant gauges is presented. In the case of the Yang-Mills action, we perform a detailed analysis of the local composite operator formalism when the operators AaAa and fabccbcc are simultaneously introduced. Using the algebraic renormalization theory, we prove the renormalizability of the model trough all orders in perturbation theory. With the help of the renormalization group equations, a quantum efective action for the condensates <AaAa> and <fabccbcc> is constructed. This construction is performed by means of the dimensional regularization in the MS renormalization scheme. We show that non vanishing condensates values are dynamically favored, independently of the chosen scale. Explicit one loop computations are then presented, providing estimates for the condensates as well as for the vacuum energy. With the help of suitable Ward identities, we are able to normally show that the presence of the condensate <fabccbcc> is responsible for the breaking of the transversality of the vacuum polarization. However, the gluon propagator remains transverse, trough all orders in perturbation theory. Finally, we end this analysis with the explicit computation of the one loop correction to the efective gluon mass. The result is that, due to the condensate <fabccbcc>, the Abelian and the non Abelian sectors acquire diferent masses. Since the non Abelian mass is larger than the Abelian one, this feature can be interpreted as an evidence for the Abelian dominance principle in the Landau gauge. With respect to the Gribov-Zwanziger action, we start our analysis without taking into account the condensate. We show that, at one loop order, the vacuum energy is always positive, independently of the renormalization scheme and scale. We also present attempts to solve the one and two loops horizon condition in the MS scheme, and also the respective obstacles of it. Later, using the algebraic renormalization theory, we show, to all orders in perturbation theory, the renormalizability of the Gribov-Zwanziger action when the composite operator AaAa is included in the framework of the local composite operator technique. Attempts to solve the one loop gap equations in the MS scheme are then presented. We show that there are no solutions for <AaAa> < 0 while for <AaAai> 0 there is only one possible solution for the horizon condition. However, in the MS scheme, we were not able to find explicitly that solution. As an improvement, an optimization of the renormalization scheme is performed in the sense of minimizing the renormalization scheme dependence. In that approach the MS limit solution was found as well as the solution with minimal dependence on the renormalization scheme. In both cases, the vacuum energy shows itself to be positive while the condensate <AaAa> > 0. A discussion of the consequences of a nonvanishing Gribov parameter is then provided. Finally, we present a study of the Gribov ambiguities in the linear covariant gauges for the case &#945;<<1, where &#945; is the gauge parameter. After the identification of a region in field space where there are no close Gribov copies, we perform the respective restriction in the path integral. As a tree level efect, the transverse gluon propagator turns out to be infrared suppressed, due to the presence of the Gribov horizon. The longitudinal component shows itself to be infrared suppressed due to the dynamical mass, associated with the condensate <AaAa>. Further, diferently of the Landau gauge, the ghost propagator is not related to the appearance of long range forces. Instead, an infrared singular Green function related to the Gribov horizon is identifed. This Green function can be associated with long range forces. At the end, all Landau gauge results can be recovered taking the limit &#945;&#8594;0.

Estudamos os espalhamentos elásticos próton-próton (pp) e antipróton-próton (pp) na representação eiconal por meio das duas principais formulações compatíveis com vínculos de analiticidade e unitaridade: a inspirada na Cromodinâmica Quântica (Quantum Chromodynamics, QCD) e a baseada na teoria de Regge. Em modelos inspirados em QCD o aumento das seções de choque hadrônicas está relacionado a espalhamentos semiduros (semihard) entre os pártons no interior dos hádrons. A dependência com energia das seções de choque é devida principalmente a processos de espalhamento elementares envolvendo gluóns. Nesta tese apresentamos um modelo eiconal no qual as divergências presentes em processos platônicos, no limite de pequeno momentum transferido, são regularizadas com a introdução de uma massa dinâmica para o gluóns. O modelo utiliza seções de choque elementares oriundas do modelo a pártons da QCD, funções de distribuição de quarks e gluóns atuais (CTEQ6L,CTEQ6L1 e MSTW) e cortes cinemáticos que restringem os processos elementares ao regime semiduro. Em modelos de polos de Regge o aumento das seções de choque hadrônicas é atribuído a troca de um estado sem cor possuindo os números quânticos do vácuo: o Pomeron. Na perspectiva da QCD o Pomeron pode ser entendido como a troca de pelo menos dois gluóns em um estado singleto de cor, tornando a teoria de Regge um importante guia na busca de uma teoria fundamental para a descrição de processos suaves baseada na QCD. Nesta tese determinamos todos os parâmetros do Pomeron suave usando duas variantes de um modelo de Regge. Na primeira delas a trajetória do Pomeron é linear, enquanto na segunda há a inserção na trajetória da singularidade do canal t mais próxima, o laço (loop) de píons. Em ambas formulações, inspirada em QCD e de Regge, fazemos uma análise detalhada dos dados de seção de choque total e parâmetro finos canais pp e pp e fornecemos previsões para estes observáveis nas energias do Tevatron, LHC e raios cósmicos. / We study the proton-proton (pp) and antiproton-proton ( pp) elastic scattering in the eikonal representation by means of two formulations compatible with analyticity and unitarity constraints: a formulation inspired by Quantum Chromodynamics (QCD) and a formulation based upon Regge theory. In QCD-inspired models the increase of the total cross sections is associated with semihard scatterings of partons in the hadrons. The energy dependence of the cross sections is driven especially by gluon-gluon scattering processes which are potentially divergent at small transferred momenta. In this thesis we present an eikonal model in which these divergences are regulated by the introduction of a dynamical gluon mass. The model is built from the parton model using standard QCD cross sections for elementary parton-level processes, updated sets of quark and gluon distribution functions (CTEQ6L,CTEQ6L1 and MSTW), and physically-motivated cuto s which restrict the elementary processes to semihard ones. In Regge pole models the increase of the hadronic total cross sections is attributed to the exchange of a colorless state having the quantum numbers of the vacuum: the Pomeron. In the QCD framework the Pomeron can be understood as the exchange of at least two gluons in a color singlet state. Hence the Regge theory is an important guide in the search of a fundamental theory for soft processes based upon QCD. In this thesis we determine all the parameters of the soft Pomeron by means of two Regge models. In the rst model the Pomeron trajectory is linear whereas the second have the nearest t-channel singularity of the trajectory, namely the two-pion loop. We perform a detailed analysis of proton-proton and antiproton-proton forward scattering data in both QCD-based and Regge approaches, and give predictions for the total cross section and parameter at Tevatron, LHC, and cosmic-ray energies.

O regime de energia do experimento Large Hadron Collider (LHC) no CERN amplia o espaço de fase para a produção de partículas de uma maneira sem precedentes, possibilitando um estudo mais detalhado das partículas e seus subcomponentes. Muitos processos de espalhamento interessantes para a fenomenologia da QCD em altas energias, principalmente aqueles mediados por troca de objetos sem cor, são caracterizados por partículas emitidas em ângulos de espalhamento muito pequenos em relação ao eixo do feixe incidente. Especialmente em processos de espalhamento, a fração de momentum dos pártons no alvo é aproximadamente x = (M/√s)e−y, onde M é a massa da partícula e √s é a energia de centro de massa, assim pequeno - x está relacionado com a região de grande pseudorapidez (η = −ln[tan θ/2] ≈ y), a qual é denominada região frontal. Esta Tese trata, portanto, da física de pequeno - x em processos frontais no LHC, analisando especificamente a produção dos mésons J/ e (2S) em energias de centro de massa 2.76 TeV em colisões coerentes e incoerentes eletromagnéticas PbPb e a produção de diléptons em colisões pp em energias de centro de massa de 7 TeV . A abordagem utilizada nos cálculos é o formalismo de dipolos de cor, o qual é conveniente em pequeno - x, e apresenta uma forma eficaz e simplificada para o cálculo das seções de choque. As predições apresentadas são consistentes com dados experimentais das colaborações ALICE, E866 e CDF, mostrando a robustez do modelo utilizado. / The Large Hadron Collider (LHC) energy regime extends the phase space for particle production to an unprecedent way, enabling a more detailed study of subatomic particles. Many interesting scattering processes for QCD phenomenology at high energies, specially those mediated by the exchange of objects without color, are characterized by particles emitted in very small scattering angles relative to the axis of incident beam. Specially in scattering processes, the target parton momentum fraction is approximately x = (M/√s)e−y, where M is the particle mass and √s is the center of mass energy. Therefore, small-x is related to the large pseudorapidez region (η = −ln[tan θ/2] ≈ y), which is called forward region. Therefore, this thesis deals with the small-x physics in forward processes at the LHC, specifically analyzing the production of mesons J/ and (2S) at 2.76 TeV center of mass energy in coherent and incoherent electromagnetic PbPb collisions and dileptons production at 7 TeV center of mass energy in pp collisions. The approach used in the calculations is the color dipole formalism, which is convenient in small-x, and presents an effective and simple way to calculate the cross sections. The predictions are consistent with the ALICE, CDF and E866 collaborations experimental data, showing the robustness of the considered model.

O estudo de teorias de calibre não-Abelianas fortemente acopladas, em especial de aspectos térmicos e fora do equilíbrio, é um problema central para a compreensão da Cromodinâmica Quântica (Quantum Chromodynamics - QCD) - em particular, para entender a evolução do Plasma de Quarks e Glúons (Quark-Gluon Plasma- QGP). A técnica mais promissora, QCD na rede, obteve sucesso ao tratar de fenômenos no vácuo e em equilíbrio térmico, como espectros e termodinâmica, mas enfrenta desafios consideráveis ao lidar com fenômenos fora do equilíbrio. Uma ferramenta adaptada para lidar com problemas envolvendo plasmas fortemente acoplados em tempo real é a dualidade gauge/gravity, que mapeia uma Teoria Quântica de Campos (Quantum Field Theory - QFT) fortemente acoplada em d dimensões em uma teoria de gravitação em d + 1 dimensões, a qual, de modo geral, é mais fácil de ser resolvida. Nesta tese, estudamos diversas aplicações da dualidade gauge/gravity em teorias não-Abelianas fortemente acopladas que modelam qualitativamente o QGP. Nós estudamos o cálculo holográfico do potencial entre um par quark-antiquark pesado (QQ) para dipolos QQ estáticos e se movendo com relação ao plasma, apresentando um formalismo geral para o cálculo da parte real e imaginária para uma grande classe de teorias gravitacionais duais. Um estudo da massa de Debye holográfica, baseado no maior comprimento de correlação de operadores ímpares por transformações de CT, foi empreendido, com aplicações em modelos bottom-up que reproduzem a termodinâmica da teoria de Yang-Mills SU(Nc) pura e da QCD. Para estes modelos, também calculamos vários coeficientes de transporte associados com o transporte de cargas no plasma, como a condutitividade elétrica, a constante de difusão de carga e coeficientes de transporte associados a uma teoria de hidrodinâmica relativística de segunda ordem. / The study of strongly coupled non-Abelian gauge theories, especially concerning their thermal and non-equilibrium aspects, is a central problem for understanding Quantum Chromodynamics (QCD) - in particular, to understand the evolution of the Quark-Gluon Plasma (QGP). The most successful approach, lattice QCD, succeeds in dealing with vacuum and equilibrium phenomena, such as spectra and thermodynamics, but faces a considerable challenge when it comes to with non-equilibrium phenomena. A tool adapted to deal with real time problems in strongly coupled plasmas is the gauge/gravity, which maps a strongly coupled d dimensional Quantum Field Theory (QFT) to a d + 1 dimensional theory of gravity, which, in general, is easier to solve. In this thesis, we study several applications of the gauge/gravity duality to strongly coupled non-Abelian theories which model qualitatively the QGP. We deal with the holographic evaluation of the heavy quark-antiquark (Q Q) potential for static and moving QQ dipoles, presenting a general formalism for the computation of the real and imaginary parts for a large class of dual theories of gravity. A study of the holographic Debye mass, based on the largest screening length of CT-odd operators, is pursued, with applications on bottom-up holographic models that reproduce the thermodynamics of pure SU(Nc) Yang-Mills theory and QCD. For these models, we also compute several transport coefficients associated with charge transport in the plasma, such as the electric conductivity, the charge diffusion constant, and transport coefficients associated with a theory of second order relativistic hydrodynamics.

Usando as Regras de Soma da QCD, testamos se a nova estrutura estreita, X(4350) recentemente observada pela Colaboração Belle, pode ser descrita como um estado molecular DsDs0 exótico JPC = 1+. Consideramos as contribuições dos condensados de dimensão oito, trabalhamos com os termos dominantes em s mantendo os termos lineares na massa do quark estranho ms. A massa obtida é igual a mDsDs0 = (5.05±0.19) GeV. Consideramos também uma corrente molecular 1+, DD0 e obtemos mDD0 = (4.92 ± 0.08) GeV. Concluímos que não é possível descrever a estrutura X(4350) como um estado molecular 1+ DsDs0. / Using the QCD sum rules we test if the new narrow structure, the X(4350) recently observed by the Belle Collaboration, can be described as a JPC = 1+ exotic DsDs0 molecular state. We consider the contributions of condensates up to dimension eight, we work at leading order in s and we keep terms which are linear in the strange quark mass ms. The mass obtained for such state is mDsDs0 = (5.05 ± 0.19) GeV. We also consider a molecular 1+, DD 0 current and we obtain mDD0 = (4.92 ± 0.08) GeV. We conclude that it is not possible to describe the X(4350) structure as a 1+ DsDs0 molecular state

A presente tese propõe-se a investigar a discussão que ocorre na literatura hadrônica de baixas energias com relação à renormalização de teorias efetivas não-perturbativas, no caso particular do sistema nucleon-nucleon. Os detalhes que tornam o problema não-trivial são a existência do potencial tensor devido à troca de um píon e o aspecto não-relativístico tanto da equação dinâmica (Lippmann-Schwinger ou Schrödinger) quanto da derivação do potencial. A teoria de perturbação quiral (PT), desenvolvida por Gasser e Leutwyler, tem se mostrado como a mais fiel representação da QCD em baixas energias. A extensão da PT para o setor envolvendo poucos nucleons foi realizada por Weinberg, através de um esquema de contagem de potências quiral (power counting). O power counting de Weinberg tem sido severamente criticado na literatura devido à sua não-renormalizabilidade, que possui estreita relação à divergência da troca de um píon. Recentemente, Staporoli estudou a inclusão de campos auxiliares capazes de absorver as divergências provenientes da troca de um píon. A natureza desses campos são escolhidas por critérios de grande número de cores na QCD. Neste trabalho, mostramos que a inclusão de um campo auxiliar vetorial na teoria efetiva, em ordem dominante, é um ingrediente capaz de absorver as divergências de curto alcance e fornecer resultados com muito boa concordância com as análises de ondas parciais do grupo de Nijmegen (PWA93). Desta maneira, este estudo instaura a renormalizabilidade do sistema de dois nucleons, ausente na proposta de Weinberg, além de ser uma alternativa de maior apelo físico e com menos procedimentos ad hoc, como na promoção de contra-termos sugerida por Nogga, Timmermans e van Kolck. / The present work aims at investigating the current discussion in the literature of low-energy hadron physics, concerning the non-perturbative renormalization of effective field theories, in particular, the case of a system with two nucleons. The details that make this issue non-trivial are the existence of a tensor potential due to the exchange of one pion, as well as the non-relativistic aspects of both the dynamical equation (Lippmann-Schwinger or Schrödinger) and the derivation of the nucleon-nucleon potential. Chiral perturbation theory (PT), developed by Gasser and Leutwyler, has been shown to be the most faithful representation of low energy QCD. The extension of PT to the sector involving few- nucleons was performed by Weinberg, through a power counting scheme. Weinberg\'s power counting has been severely criticized in the literature for its non-renormalizability, which is closely related to the divergence of the one-pion exchange. Recently, Staporoli studied the inclusion of auxiliary fields capable of absorbing divergences from the exchange of a pion. The nature of these fields are chosen by criteria of large number of colors in QCD. In this work, we show that the inclusion of a vector auxiliary field in the effective theory, at dominant order, is an ingredient capable of absorbing the short-range divergences and provides results with very good agreement with the partial wave analysis of the Nijmegen group (PWA93). In this way, this study establishes the renormalizability of the two nucleon system, absent in the Weinberg\'s proposal, besides of being an alternative with larger physical appealing and with less ad hoc procedures, as the promotion of counter-terms suggested by Nogga, Timmermans and van Kolck.

Nós utilizamos as Regras de Soma da QCD para estudar a natureza dos mésons observados recentemente Y (4260), Y (4360) e Y (4660), e que são candidatos a estados exóticos de tetraquark (c¯cq¯q) ou (c¯cs¯s) com números quânticos JPC = 1. Nós trabalhamos com o termo dominante em s, com as contribuições dos condensados de dimensão mais alta e com termos lineares da massa do quark estranho ms. Nós obtivemos uma massa mY = (4.65 ± 0.11) GeV para o estado (c¯cs¯s) que é compatível com o valor experimental do Y (4660), enquanto que para o estado (c¯cq¯q) n´os obtivemos uma massa mY = (4.49 ± 0.11) GeV, que também é consistente com o valor experimental do Y (4360). Com a estrutura de tetraquark não foi possível explicar o Y (4260). Nós também consideramos os estados moleculares Ds0 ¯D s e D0 ¯D . Para a molécula Ds0 ¯D s nós obtivemos uma massa mDs0 ¯D s = (4.42 ±0.10) GeV que é consistente, considerando a incerteza, com a massa do méson Y (4360) e para a molécula D0 ¯D obtivemos mD0 ¯D = (4.27±0.10) GeV em excelente acordo com a massa do m´eson Y (4260). / We use QCD sum rules to test the nature of the recently observed mesons Y (4260), Y (4360) and Y (4660), assumed to be exotic four-quark (c¯cq¯q) or (c¯cs¯s) states with JPC = 1. We work at leading order in s, consider the contributions of higher dimension condensates and keep terms which are linear in the strange quark mass ms. We find for the (c¯cs¯s) state a mass mY = (4.65 ± 0.10) GeV which is compatible with the experimental candidate Y (4660), while for the (c¯cq¯q) state we find a mass mY = (4.49 ± 0.11) GeV, which is still consistent with the mass of the experimental candidate Y (4360). With the tetraquark structure we are working we can not explain the Y (4260) as a tetraquark state. We also consider molecular Ds0 ¯D s and D0 ¯D states. For the Ds0 ¯D s molecular state we get mDs0 ¯D s = (4.42 ± 0.10) GeV which is consistent, considering the errors, with the mass of the meson Y (4360) and for the D0 ¯D molecular state we get mD0 ¯D = (4.27±0.10) GeV in excelent agreement with the mass of the meson Y (4260).

Nesta dissertação nós revisamos aspectos gerais de teorias de gauge, os princípios da formulação de rede da cromodinâmica quântica (QCD) e algumas propriedades de quarkônios pesados, i.e. estados ligados de um quark pesado e seu antiquark. Como um exemplo de simulações de Monte Carlo de modelos de rede, apresentamos aplicações nos casos do oscilador harmônico e teorias de gauge SU(2). Nós estudamos o efeito de incorporar o propagador de gluon de simulações na rede em um modelo de potencial para a descrição do quarkônio, no caso do botômomio e do charmônio. Nós usamos em ambos os casos uma abordagem numérica para calcular as massas dos estados de quarkônio. O espectro resultante é comparado em ambos os casos com cálculos usando o potencial de Coulomb mais linear (ou potencial Cornell). / In this dissertation we review general aspects of gauge theories, the principles of the lattice formulation of quantum chromodynamics (QCD) and some properties of heavy quarkonia, i.e. bound states of a heavy quark and its antiquark. As an illustration of Monte Carlo simulations of lattice models, we present applications in the case of the harmonic oscillator and SU(2) gauge theory. We study the effect of incorporating the gluon propagator from lattice simulations into a potential model for the description of quarkonium, in the case of bottomonium and charmonium. We use a numerical approach to evaluate masses of quarkonium states. The resulting spectrum is compared in both cases to calculations using the Coulomb plus linear (or Cornell) potential.

O regime de energia do experimento Large Hadron Collider (LHC) no CERN amplia o espaço de fase para a produção de partículas de uma maneira sem precedentes, possibilitando um estudo mais detalhado das partículas e seus subcomponentes. Muitos processos de espalhamento interessantes para a fenomenologia da QCD em altas energias, principalmente aqueles mediados por troca de objetos sem cor, são caracterizados por partículas emitidas em ângulos de espalhamento muito pequenos em relação ao eixo do feixe incidente. Especialmente em processos de espalhamento, a fração de momentum dos pártons no alvo é aproximadamente x = (M/√s)e−y, onde M é a massa da partícula e √s é a energia de centro de massa, assim pequeno - x está relacionado com a região de grande pseudorapidez (η = −ln[tan θ/2] ≈ y), a qual é denominada região frontal. Esta Tese trata, portanto, da física de pequeno - x em processos frontais no LHC, analisando especificamente a produção dos mésons J/ e (2S) em energias de centro de massa 2.76 TeV em colisões coerentes e incoerentes eletromagnéticas PbPb e a produção de diléptons em colisões pp em energias de centro de massa de 7 TeV . A abordagem utilizada nos cálculos é o formalismo de dipolos de cor, o qual é conveniente em pequeno - x, e apresenta uma forma eficaz e simplificada para o cálculo das seções de choque. As predições apresentadas são consistentes com dados experimentais das colaborações ALICE, E866 e CDF, mostrando a robustez do modelo utilizado. / The Large Hadron Collider (LHC) energy regime extends the phase space for particle production to an unprecedent way, enabling a more detailed study of subatomic particles. Many interesting scattering processes for QCD phenomenology at high energies, specially those mediated by the exchange of objects without color, are characterized by particles emitted in very small scattering angles relative to the axis of incident beam. Specially in scattering processes, the target parton momentum fraction is approximately x = (M/√s)e−y, where M is the particle mass and √s is the center of mass energy. Therefore, small-x is related to the large pseudorapidez region (η = −ln[tan θ/2] ≈ y), which is called forward region. Therefore, this thesis deals with the small-x physics in forward processes at the LHC, specifically analyzing the production of mesons J/ and (2S) at 2.76 TeV center of mass energy in coherent and incoherent electromagnetic PbPb collisions and dileptons production at 7 TeV center of mass energy in pp collisions. The approach used in the calculations is the color dipole formalism, which is convenient in small-x, and presents an effective and simple way to calculate the cross sections. The predictions are consistent with the ALICE, CDF and E866 collaborations experimental data, showing the robustness of the considered model.

Neste trabalho investigamos a física de Pomeron, tanto em sua formulação perturbativa dada pela Cromodinâmica Quântica como o aspecto não-perturbativo dado pela teoria de Regge. Estes formalismos teóricos levam em consideração o fato que o Pomeron porta os números quânticos do vácuo e deve dominar o espalhamento entre partículas em altas energias. Partindo do formalismo de dipolos de cor, estudamos a interação perturbativa usual corrigida por efeitos de unitariedade em altas energias para os processos DIS e Drell- Yan, determinando a importância destas correções para ambos processos. Referente ao Pomeron não-perturbativo, investigamos os aspectos do modelo de múltiplos espalhamentos, o qual também contribui também para a unitariedade no setor suave. Dado os resultados similares entre modelos QCD e de Regge na descrição de DIS difrativo, propomos um novo observável, o coeficiente angular difrativo da função de estrutura difrativa, que permitirá discriminar dinâmicas subjacentes ao processo. Finalmente estudamos a fenomenologia associada à truncagem da série assintótica advinda do formalismo BFKL, e a utilizamos para descrever os principais observáveis em colisões hadrônicas e elétron-próton.