In this dissertation we use the gauge/gravity duality approach to study the dynamics of strongly coupled non-Abelian plasmas. Ultimately, we want to understand the properties of the quark-gluon plasma (QGP), whose scientifc interest by the scientific community escalated exponentially after its discovery in the 2000\'s through the collision of ultrarelativistic heavy ions. One can enrich the dynamics of the QGP by adding an external field, such as the baryon chemical potential (needed to study the QCD phase diagram), or a magnetic field. In this dissertation, we choose to investigate the magnetic effects. Indeed, there are compelling evidences that strong magnetic fields of the order $eB\\sim 10 m_\\pi^2$ are created in the early stages of ultrarelativistic heavy ion collisions. The chosen observable to scan possible effects of the magnetic field on the QGP was the viscosity, due to the famous result $\\eta/s=1/4\\pi$ obtained via holography. In a first approach we use a caricature of the QGP, the $\\mathcal=4$ super Yang-Mills plasma to calculate the deviations of the viscosity as we add a magnetic field. We must emphasize, though, that a magnetized plasma has a priori seven viscosity coefficients (five shears and two bulks). In addition, we also study in this same model the anisotropic heavy quark-antiquark potential in the presence of a magnetic field. In the end, we propose a phenomenological holographic QCD-like model, which is built upon the lattice QCD data, to study the thermodynamics and the viscosity of the QGP with an external strong magnetic field. / Nesta dissertação utilizamos uma abordagem via dualidade gauge/gravity para estudar a dinâmica de plasmas não-Abelianos fortemente interagentes. Nosso objetivo último visa aplicações para o plasma de quarks e glúons (QGP), cujo interesse científico cresceu exponencialmente depois de sua descoberta em meados dos anos 2000 ao colidir-se íons ultrarelativísticos. Podemos enriquecer a dinâmica do QGP ao adicionarmos campos externos, como o potencial químico (para exploração do diagrama de fases hadrônico), ou um campo magnético. Nesta dissertação, tomamos como norte a exploração dos efeitos magnéticos. De fato, acredita-se que campos magnéticos da ordem de $eB\\sim 10 m_\\pi^2$ sejam criados nos estágios iniciais do QGP. O observável escolhido para sondar possíveis efeitos do campo magnético no QGP foi a viscosidade, em partes pelo famoso resultado $\\eta/s=1/4\\pi$ obtido holograficamente. Utilizamos num primeiro momento uma caricatura da QCD, a $\\mathcal=4$ super Yang-Mills para calcular o que muda na viscosidade com o advento do campo magnético. Devemos salientar, contudo, que um plasma altamente magnetizado possui a priori sete coeficientes de viscosidade (cinco de cisalhamento e duas volumétricas). Também exploramos, nesse mesmo modelo, o potencial de um par pesado de quark-antiquark na presença de um campo magnético. Por fim, propomos um modelo holográfico fenomenológico mais semelhante a QCD, sendo ele ``calibrado\'\' pelos dados da QCD na rede, para estudar a termodinâmica e a viscosidade do QGP imerso num forte campo magnético.

A cromodinâmica quântica (QCD) é uma teoria fortemente acoplada e altamente não-perturbativa no regime de baixas energias. Uma ideia interessante para lidar com essa dificuldade foi introduzida por t';Hooft, na qual ele propôs que teorias de calibre poderiam ter uma representação em termos de teorias de cordas. Desenvolvendo esta ideia em mais detalhe, Maldacena propôs a conjectura AdS/CFT (Anti-de Sitter/ Teoria Conforme de Campos). Nesta tese focamos na análise de modelos holográficos que tentam descrever teorias de campo que incorporam propriedades da QCD. Os modelos podem partir de uma perspectiva em 10 dimensões ou em 5 dimensões. Estudamos o ansatz de Papadopolous-Tseytlin para soluções clássicas das equações de Einstein em 10 dimensões. Mostramos que este ansatz possui uma simetria conservada SU(2) x SU(2). Para a solução de Maldacena-Nunez mostramos que as flutuações vetoriais tem um espectro contínuo, sugerindo que este modelo não tem confinamento. Uma maneira alternativa de introduzir o confinamento em modelos holográficos é usar modelos em 5 dimensões que usam algumas propriedades da QCD como ponto de partida. Utilizando este ponto de vista fenomenológico, encontramos uma solução inédita das equações de Einstein-dilaton que reproduzem dinamicamente algumas das características que se espera de um modelo holográfico da QCD (Modelo AdS/QCD dinâmico). Em particular, este modelo implementa o confinamento linear, i.e. a lei de área para o loop de Wilson. O espectro de massa para os mésons leves de paridade natural e suas excitações estão em uma trajetória linear em função do número quântico radial e do spin, com uma inclinação aproximadamente universal, resultando em um acordo satisfatório com os dados experimentais. Mostramos que uma interpretação da estrutura dos mésons escalares como q q d á o espectro de massa do tipo-Regge para a família dos f0';s com a inclinação correta da trajetória, que é metade da encontrada para os mésons vetoriais. Obtivemos a massa do pí on e sua trajetória com uma deformação de escala na métrica e uma rescala na massa da corda. Calculamos, também, a amplitude de decaimento de S em PP, que resulta em um bom acordo com os dados experimentais. Para o f0(980) estimamos um ângulo de mistura de 20 graus com outras estruturas além de qq.

Neste trabalho buscamos explorar os efeitos do campo magnético, criado em colisões de íons pesados não-centrais, em estados ligados. Motivados pelo caso do átomo de hidrogênio, onde a presença do campo magnético deixa o estado mais ligado,estudamos o caso dos mésons B e D. Inicialmente trabalhamos com a equação de Schrödinger e utilizamos o modelo de potencial de Cornell que faz uma boa descrição da espectroscopoia de mésons pesados. Em seguida, utilizando as regras de soma da QCD, procuramos introduzir o efeito do campo magnético no cálculo da massa de mésons. O ponto de partida foi substituir o propagador livre dos quarks pelo propagador de Schwinger, que corresponde ao propagador de um férmion na presença de um campo magnético externo e constante. Tratamos do limite de campo fraco, onde eB « m2 « M2 e o de campo muito forte, onde eB » M2, sendo m a massa do quark leve e M a massa do quark pesado. Em todos os casos observamos uma tendência da queda na massa do méson devido ao campo magnético. Esta mudança poderia ter diversas implicações fenomenológicas, como por exemplo na taxa de produção do quarkonium, que ilustramos utilizando o modelo de evaporação de cor. / At the present work, we explore the effects of the magnetic field on bound states. Such field is generated by non-central heavy ion collisions. Since the presence of magnetic field results in more deeply bounded states for the hydrogen, we will analyze the cases of mesons B and D. Initially we investigate the Cornell potential in the Schrödinger equation, which is usually a good description of the spectroscopy of heavy mesons. Next, as we examine the model using QCD sum rules, we tried to introduce the magnetic field and its consequences in the meson mass calculation. The starting point was to substitute the free propagator of quarks by the Schwinger propagator, which corresponds to the propagator of a fermion in the presence of an external constant magnetic field. We explored the weak field limit, where eB « m2 « M2 and of very strong fields, where eB » M2, for m being the mass of the light quark and M the mass of the heavy quark. In all cases we observed a trend of decreased meson mass due to the magnetic field. These variations could have many phenomenological implications; for instance, the production rates of quarkonium, illustrated by the method of color evaporation.

Neste trabalho, nós estudamos a hadroprodução de charmonium em experimentos de alvo fixo com os três modelos: modelo de singleto de cor (CSM), modelo de evaporação de cor (CEM) e QCD não relativística (NRQCD). Os ajustes feitos aos dados experimentais nos permitiram concluir que o CSM subestima o valor da seção de choque de produção dos estados de charmonium J/ e (2S) e, portanto, não descreve adequadamente a hadroprodução nestes casos. Os modelos CEM e NRQCD por outro lado descreveram satisfatoriamente os dados, no entanto, o fato dos resultados experimentais possuírem grandes incertezas não nos permitiu comparar diretamente os dois modelos e desta forma concluir qual dos dois é mais adequado. / ln this work we evaluate the charmonium production at fixed-target experiments with three different models: the color singlet model (CSM), the color evaporation model (CEM) and the nonrelativistic quantum chromodynamics (NRQCD). We verify that the results of CSM under-preditcs the production cross-section for J / and (2S), thus, in this case, the CSM is an inadequate model. In addition, we find that the two models CEM and NRQCD satisfactorily predict the charmonium hadro-production. However, due to the fact that the experimental uncertainties are large we can not compare the two models.

A observação de uma nova classe de eventos no espalhamento profundamente inelástico (D18) elétron-próton tem gerado grande interesse teórico e experimental. Estes eventos apresentam grandes intervalos na variável pseudo-rapidez ("7)sem deteção de partículas e são interpretados como oriundos de processos com caráter difrativo. A difração é descrita segundo uma base teórica fundamentada na Teoria de Regge, a qual já era utilizada na descrição das interações difrativas nas colisões hadrônicas. A Cromodinâmica Quântica (QCD) descreve com boa concordância todas as características usuais do D18, entretanto, frente a esses fenômenos novos elementos estão sendo incorporados na teoria. A questão principal é investigar se os processos difrativos são dominados pela troca da trajetória de Regge dominante, o Pomeron, ou por interações perturbativas descritas pela QCD. OS dados existentes não permitem distingüir qual a dominância e possivelmente há uma mistura de efeitos perturbativos QCD e não-perturbativos (Regge). Neste trabalho contrapomos o modelo de Regge e o Modelo Partônico para a difração. O observável físico utilizado nas análises é a função de estrutura difrativa Ff(xjp, {3,Q2). Apontamos as características e predições do Modelo Partônico para este observável. Encontramos que o modelo descreve os dados, entretanto há problemas em regiões específicas do espectro das variáveis cinemáticas. Recentes medidas da função de estrutura apresentam uma quebra de sua fatorização. No sentido de explicar esta nova característica introduzimos uma troca extra de reggeon, de caráter não-perturbativo, como uma extensão do Modelo Partônico. Os resultados mostram que a troca de reggeon é importante para {3< 0.4 e descreve bem a quebra de fatorização. Há melhoria na dependência para pequeno {3,entretanto a troca de reggeon é pouco sensível à variação do momento transferido Q2.

Neste trabalho investigamos a produçaõ de pares de leptons( lepton-antil epton) em colisões proton-proton e proton-núcleo para energias dos aceleradores Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) e Large Hadron Collider (LHC). Estes processos de colisão podem ser dividos entre antes e depois do espalhamento, portanto, pode-se analisar os efeitos de estado inicial e de estado nal. No estado nal do processo de colisão, para os aceleradores aqui apresentados, a quantidade de part culas produzidas e muito grande, de forma que uma part cula produzida no processo de espalhamento, que participe da interação forte, pode interagir com este meio antes de ser detectada. Entretanto, e fundamental uma determinação precisa do estado inicial do processo de colisão para que assim a investigação da produção de particulas no estado nal possa ser realizada. Neste contexto, a produção de pares de leptons (dileptons Drell-Yan) possui grande relevância, tendo em vista que não participa da interaçaõ forte, logo pode ser detectada sem sofrer efeitos de estado nal, carregando informações claras do estado inicial do processo de colisão. Para energias de RHIC e LHC, a densidada de quarks e gl uons nos h adrons colisores e muito grande, de tal forma que efeitos de estado inicial de alta densidade podem ser percebidos na produçaõ de partículas no estado nal. Este e o principal objetivo desta tese, utilizar os dileptons como observ avel para investigar os efeitos de alta densidade, ou seja, efeitos de unitariedade em colis~oes pr oton-pr oton, efeitos de saturação partônica descritos pelo Condensado de Vidros de Cor em colisões próton-núcleo. Além destes efeitos, os efeitos nucleares de baixa densidade, presentes em colisões próton-núcleo, também são investigados. Ou seja, utiliza-se um observável eletromagnético, para investigar as propriedades da QCD em colisões hadrônicas. Mais especi camente, as distribuições de momentum transverso e rapidez são investigadas para energias de RHIC e LHC. A produção de dileptons e calculada utilizando o formalismo de dipolos de cor e tamb em a teoria do Condensado de Vidros de cor. Os resultados obtidos nesta tese mostram a potencialidade deste observ avel para se investigar a QCD de alta densidade e indicam a urgente necessidade de medidas com relação a este observável nos experimentos existentes em colisões hadrônicas para altas energias. / In this work, the lepton pair production (lepton-antilepton) in proton-proton and protonnucleus collisions is investigated for Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) and Large Hadron Collider (LHC) colliders energies. These collisions processes can be classi ed between before and after the scattergins, therefore, initial and nal states e ects can be analyzed. In the nal stare, for the colliders here presented, the number of produced particles is large, then a particle produced in the scattering process, which interact strogly, could interact with the medium before being detected. However, it is very important to determine the initial state of the collision process, thus to determine the particle production in the nal state. In this context, the lepton pair production (dileptons Drell-Yan), which does not interact strolgly, should carry indisturbed information about the inicial state system of the collision process. For RHIC and LHC, the quarks and gluons hadrons densities in the initial state of the collision processes is large, such that high density initial state e ects should a ect the particle production in the nal state. This is the main goal of this thesis, use the dilepron production to investigate the high density e exts. This implies in to investigate the unitarity e ects in the proton-proton collisions, the Color Glass Condensate in the proton-nucleus collisions. Moreover, the low density e ects in proton-nucleus collisions are under investigation in this thesis. The main point of this thesis, is that a eletromagnetic observable is considered to investigare the properties of the QCD in hadronic collisions. Speci cally, the transverse momentum and the rapidity distributions are investigated. The dilepton production is evaluated by means of the dipole picture and through the Color Glass Condensate theory. The results obtained in this thesis show that dilepton production is an observable that deserves to be measured in the hadronic colliders at high energies, once it carries clear informations about the QCD system at high density.

A representação de Fock-Tani é um formalismo de teoria de campos para tratar problemas envolvendo simultaneamente partículas compostas e seus constituintes. O formalismo foi originalmente desenvolvido para tratar problemas de física atômica e mais tarde estendido para problemas da física hadrônica. Nesta dissertação, inicialmente apresentamos uma breve revisão da Cromodinâmica Quântica e um detalhado estudo dos modelos de decaimentos. Revisamos também a representação de Fock-Tani para mésons e buscamos estendê-la para incluir processos de decaimento de mésons. Há muito tempo os modelos de criação de pares para decaimentos hadrônicos fortes têm sido formulados. O modelo 3P0 é um típico modelo de decaimento que considera apenas decaimentos do tipo OZI-permitidos para as interações fortes. O modelo 3P0 descreve a criação de um par quark-antiquark adicional na presença do méson do estado inicial. Neste modelo o par quark-antiquark criado tem os números quânticos do vácuo. Este modelo também pode ser formulado pelo limite não-relativístico de um Hamiltoniano de criação de par. Mostrado que a aplicação da transformação de Fock-Tani ao Hamiltoniano de criação de par produz a característica expansão em potências da função de onda, onde o modelo 3P0 é obtido em ordem mais baixa desta expansão e representado pelo Hamiltoniano HFT. O passo seguinte é a introdução das correções de ortogonalidade para corrigir o modelo de “ordem zero”. O Hamiltoniano associado á correção contém termos que dependem de apenas uma Δ, chamado de kernel de estado ligado. É, então proposto o modelo 3P0 corrigido, que é chamado de C3P0. Para obter o modelo C3P0 é feita hipótese da soma, onde uma aproximação é introduzida no sentido de representar efetivamente o resultado da soma da série de potência em Δ. O modelo é aplicado ao decaimento de dois mésons leves: ρ → π + π e b1 → ω + π. As amplitudes e suas respectivas taxas de decaimento são avaliadas. No caso do decaimento de b1 é ainda calculado a razão aD/aS. / Fock-Tani is a field theory formalism appropriated for the simultaneous treatment of composite particles and their constituents. The formalism was originally developed for the treatment of problems in atomic physics and it was extended later on to the treatment of problems on hadron physics. In this dissertation, we initially present a bried review of Quantum Cromodynamics and a more detailed survey of the decay models. For a long time the pair creation models for strong hadronic decays have been formulated. The 3P0 model is typical decay model which considers only OZI-allowed strong decays. The 3P0 model considers a quark-antiquark par creation in the presence of the initial state meson. The quark-antiquark par is created with the vacuum quantum numbers. This model can also be obtained from the non-relativistic limit of the pair creation Hamiltonian. Applying the Fock-Tani transformation to the pair creation Hamiltonian produces the characteristic expansion in powers of the wave function, where the 3P0 model is the lowest order term of this expansion and represented by the Hamiltonian HFT . The next step is to introduce the orthogonality corrections to this “zero order” model. The Hamiltonian associated to this correction contains terms dependent on only one Δ, called the bound state kernel. A new model is introduced in order to correct the 3P0, which we call the C3P0 model. To obtain the C3P0 model the sum hypothesis will be introduced, in order to represent effectively the sum of the Δ power series. The model is applied to the decay of two light meson: ρ → π + π e b1 → ω + π. The decay amplitudes and rates are evaluated. For the b1 decay the aD/aS ratio is calculated.

A investigação da física de saturação partônica em colisões de partículas de altas energias será o objetivo principal deste trabalho. Os fenômenos de saturação referem-se a processos de recombinação de pártons (quarks e gluóns) que considera-se ocorram no limite de altas energias da Cromodinâmica Quântica (QCD), a fim de controlar o crescimento das densidades de pártons e manter unitárias as amplitudes de espalhamento. A evolução em energia das amplitudes que leva a este comportamento é não linear, sendo essas não linearidades responsáveis pela unitarização das amplitudes. Para realizar este estudo nos baseamos no formalismo de dipolos de cor, onde a evolução das amplitudes considera que gluóns emitidos, no limite de grande número de cores, são equivalentes a pares de quark–antiquark. Assim, o que é considerado nos cálculos de amplitudes de espalhamento são as interações de tais dipolos com o alvo, sendo as coordenadas (momentum) transversas (os) dos dipolos e a energia as variáveis de interesse. A equação mais simples para a evolução de dipolos é a equação de Balitsky e Kovchegov (BK), a qual não possui soluções analíticas conhecidas. Assintoticamente, entretanto, tais soluções podem ser obtidas por meio de uma conexão entre a QCD e processos de reação–difusão, onde se mostra que a equação BK está em classe de equivalência com a equação de Fisher, Kolmogorov, Petrovsky e Piscounov (FKPP), largamente estudada e que é conhecida por admitir soluções de ondas progressivas. Usando as soluções assintóticas da equação BK para o regime de grandes momenta transversos, juntamente com uma expressão que unitarize a amplitude na região não perturbativa é possível construir modelos para a amplitude de dipolos e assim descrever processos no regime de altas energias da QCD. Um exemplo disso é o modelo AGBS para amplitude de dipolos, em ordem dominante na constante de acoplamento forte, αs, usada como parâmetro perturbativo, o qual será muito útil em nossas análises. As maiores energias de centro de massa disponíveis atualmente se dão em colisões hadrônicas no LHC. Nesse sentido, buscamos neste trabalho aplicar a física de saturação na produção inclusiva de hádrons em colisões próton-próton e próton-núcleo, sob o ponto de vista de distintas fatorizações para seção de choque de produção: a fatorização híbrida mesclando as físicas colinear da evolução DGLAP e a física de saturação; e a fatorização kt que considera a distribuição em momentum transverso para ambos os hádrons em colisão. Sob o ponto de vista da fatorização híbrida realizamos um ajuste global com a amplitude AGBS para dados de espalhamento profundamente inelástico (DIS) no colisor HERA em conjunto com os dados de produção de hádrons em colisões de íons pesados (Deutério–Ouro ou próton–próton) no colisor RHIC. Este ajuste teve resultados promissores e aparece como um dos poucos que conseguem uma boa descrição simultânea desses diferentes tipos de processos, podendo ser utilizado para explicar a física de partículas nas maiores energias atingidas em colisores, no caso no LHC. Com base na fatorização kt conseguimos uma melhor descrição dos dados de LHC em rapidezes centrais, onde pudemos clarificar as distintas regiões cinemáticas onde cada fatorização se aplica. Além disso, conseguimos uma descrição muito boa dos recentes dados de colisões próton-chumbo no LHC. Comparando ambas fatorizações percebe-se que a fatorização kt é adequada na descrição de dados em rapidezes centrais, ao passo que a fatorização híbrida descreve muito bem os dados em rapidezes frontais, onde a física de saturação tem relevante papel. Nós também fizemos predições para o fator de modificação nuclear RpA usando seções de choque para a produção direta de fótons, a qual contém informações precisas sobre o estado inicial da colisão, uma vez que fótons não interagem por meio da força forte com o meio harmônico formado no estado final. Com este observável nós esperamos reduzir os erros associados com correções de mais alta ordem no sentido de que tomamos razões entre seções de choque e os fatores K associados a estas quantidades devem ser cancelados. O modelo AGBS prevê uma forte supressão da razão nuclear em rapidezes frontais, ao contrário das previsões baseadas na fatorização colinear. / The main subject of this thesis is the investigation of the saturation physics in high energy particle collisions. The saturation phenomena refer to the processes of parton (quarks and gluons) recombination that are expected to happen in the high energy limit of the Quantum Cromodynamics in order to tame the fast growing of the parton density inside the hadrons, and thus keep the scattering amplitudes unitary. The energy evolution for the amplitudes leading to this behavior is nonlinear, being the nonlinearities responsible for the unitarization process. In order to investigate the saturation phenomena in high energy collisions we lay on the color dipole formalism, which is based on the t’Hooft large Nc limit and considers the gluons emitted as the energy increases as a quark-antiquark pair. Thus, a factorization emerges, where the probe is represented by the interaction of such dipole pair, end its energy evolution, with the target; and being the main variables the transverse size – and its conjugate transverse momentum. The simplest evolution equation for the dipole amplitude is the Balistky-Kovchegov (BK) equa- tion, for which analytical solutions are not known. Asymptotically, however, it is possible to get infor- mation on its solutions, through a “mapping” of QCD into reaction-diffusion processes that put the BK equation equivalence class with the Fisher-Kolmogorov-Piscounov-Petrovsky (FKPP) equation. Such equation was largely studied in statistical physics problems and is known to admit traveling waves solutions. Using such BK asymptotic solutions to describe the large transverse momentum behavior, together with a expression that unitarizes the infrared region, it is possible to build models to the dipole scattering amplitude and thus describe the QCD processes at high energy. An example of such approach is the AGBS model for the dipole amplitude, that will be very useful in our analysis. The largest center of momentum energies available nowadays in colliders involve hadron colli- sions at LHC. This way we will use such collisions as laboratory to investigate the saturation physics; particularly, we will focus on inclusive hadron production in proton-proton and proton-nucleus colli- sions, from the viewpoint of distinct factorizations for the production cross section: the hybrid one, merging the collinear physics of the DGLAP evolution equation for the projectile partons and the saturation physics in the dense targets; and the kt factorization, treating both colliding hadrons as composite systems of partons with intrinsic transverse momentum. Within the hybrid formalism we performed a global analysis of the AGBS amplitude to the deep inelastic scattering (DIS) data coming from the collider HERA together with the inclusive production of hadrons in heavy ions collisions (proton–gold and proton–proton) at the RHIC. Such fit shows good results and emerges as one of few models that can accommodate simultaneously these distinct processes, and can be used to investigate the saturation physics in higher energies as those attained at the LHC. Using the kt factorization we got a better description of the central rapidity data measured at LHC, in comparison with the hybrid formalism, and thus we could map the distinct kinematic regions where each factorization applies. Besides that, under such factorization we could describe quite well the recently measured data in the proton-lead run at LHC. Comparing both factorization we realize that the kt one is better suited to deal with central rapidity data – if both colliding hadrons can be considered in the small-x region, while the hybrid factorization accommodates very well the small-x physics of the fragmentation region of the hadrons, in the froward rapidities. We also have made predictions to the nuclear modification ratio RpA using prompt photon production cross sections, that contains precise information on the initial state of the collision process once there is no strong interaction between the produced photon and the hadronic media in the final state. With this observable we expect the errors associated with higher order correction could be minimized, once we are taking cross section ratios and the K factors should cancel out. The AGBS predict a strong suppression of the nuclear ratio at forward rapidities, with is in opposite way as the collinear prediction.

Esta dissertação apresenta uma breve revisão introdutória de alguns aspectos importantes de astrofísica nuclear e da fenomenologia do plasma de quarks e glúons a baixas temperaturas. Acredita-se que tal estado da matéria existe no núcleo de estrelas de nêutron e possivelmente de outros objetos compactos em astrofísica. Uma equação de estado para tal sistema é derivada incluindo as influências dos condensados de glúon e do campo magnético que também é uma característica importante das estrelas de nêutron. Finalmente, essa equação de estado é aplicada para o estudo de estrutura estelar de estrelas compactas e alguns resultados importantes são discutidos. / This dissertation presents a brief introductory overview of some key aspects of nuclear astrophysics and of the phenomenology of the quark gluon plasma at cold temperatures which is believed to exist inside the core of neutron stars and possible other compact astrophysical objects. An equation of state for this state of matter is derived incluing the influence of gluon condensates and the magnetic field which is also an important characteristic of neutron stars. And finally this equation of state is applied to the study of compact stellar structure and some important results are discussed.

Orientador: Lauro Tomio / Banca: Brett Vern Carlson / Banca: Bruno Omar El-Bennich / Resumo: Nessa tese, consideramos um modelo estatíıstico a quarks no qual todos os quarks individuais do sistema (quarks do mar e de valência) são confinados por uma interação efetiva central, relativística, com intensidade e expressões iguais para as componentes escalar e vetorial. Consideramos a distribuição de Fermi-Dirac para os quarks nesse modelo, a densidade de probabilidade para um sistema a quarks com níveis de energia e temperatura T, com potenciais químicos apropriados, correspondentes aos quarks leves up (u) e down (d), de modo que as funções de onda do próton e nêutron fiquem corretamente normalizadas. A diferença entre as interações dos quarks u e d é atribuída às contribuições devidas aos instantons, que são dependentes dos spins dos constituintes, e implicam na diferença de massa entre o nucleon (n1/2) e a ressonância 3/2. Os parâmetros do modelo são fixados por dados experimentais disponíveis. O parâmetro de temperatura T é ajustado pelo valor da violação da regra de soma de Gottfried, e os potenciais químicos pela normalização do nucleon, com o correspondente ajuste dos quarks de valência u e d. Para um melhor ajuste do modelo, acrescentamos efeitos devido aos processos da QCD perturbativa de emissão de glúons por quarks, que são divididos em pares quark-antiquark (os quais geram iguais componentes do mar). Consideramos no modelo que os quarks constituintes no nucleon possuem uma sub-estrutura, que por sua vez é extraída, para os quarks e antiquarks, a partir da função de estrutura do píon. Dentro deste modelo estatístico de quarks confinados linearmente obtemos a assimetria de sabores e a correspondente função de estrutura do nucleon. Obtemos a distribuição da razão e a diferençaa de quarks do mar no próton... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this thesis, we consider a statistical quark model where all individual quarks of the system ( sea and valence quarks) are confined by an effective central interaction with intensity and equal expressions for scalar and vector components. We consider the Fermi-Dirac distribution for quarks in this model, the probability density for a quark system with energy levels and temperature T, with appropriate chemical potentials, related to the light quarks up (u) and down (d), to give the correct neutron and proton normalizations. The difference between the interactions of quarks u and d is supposed to come from instanton contributions, that are spindependent of the constituents, implying in the mass difference of nucleon (n1/2) and 3/2 resonance. The model parameters are determined by the available experimental data. The temperature parameter T is adjusted by the value of the Gottfried sum rule violation, and the chemical potentials by the corresponding normalization of the valence quarks u and d in the nucleon. Moreover, to improve the model, we consider perturbative QCD processes of gluon emissions by the quarks, which split into quark-antiquark pairs (to which generates equal components of the sea). Also, as the quarks in the model are considered as having substructure, such quark and antiquark substructure are extracted from the pion structure function. Within this statistical model of quarks confined linearly we obtain the flavor asymmetry and corresponding structure function of the nucleon. We obtain the ratio and the difference of sea quark distributions in the nucleon, given by ¯ d/¯u, ¯ d-¯u, as well as the ratio and the difference of the structure functions of neutron and proton: Fn 2 /Fp 2 and Fp 2 -Fn 2, which are compared with the experimental available results. We made an application of the model, calculating the content of strangeness in the sea of the... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor