Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Estimamos os valores das polarizabilidades dipolares elétrica e magnética do próton, levando em conta as contribuições das ressonâncias nucleônicas de menor massa: P33 (1236), P11 (1450), D13 (1525), S11(1550), e da ressonância mesônica &#949 (660). O valor obtido para a soma das polarizabilidades concorda bem com os dados experimentais. Por outro lado, o valor obtido para cada uma delas, que depende do valor não bem determinado da largura do decaimento &#949 &#8594 &#933 &#933, é compatível com os valores experimentais / We have estimated the values of electric and magnetic polarizabilities of the proton, taking into account the contributions of the low masses nucleon ressonances : P33 (1236), P11 (1450), D13 (1525), S11(1550) and the meson ressonance &#949 (660). The obtained value for the sumo f the polarizabilities is in good agreement with the experimental data. On the other hand, the value, of each polarizability, which depends on the not too well determined width decay &#949 &#8594 &#933 &#933, is compatible with experimental values

Neste trabalho estudamos aspecto estruturais de modelos onde os bárions são tratados como sólitons quirais, tais como o proposto pó Skyrme e variantes, contendo um termo estabilizador de sexta ordem, proporcional à corrente bariônica. Modelos deste tipo têm sido bastante estudados na literatura e suas predições para as propriedades estásticas do núcleon, sistematicamente, se mantêm por volta de 2/3 dos respectivos valores experimentais. Em geral, uma dada versão do modelo envolve apenas dois ou três parâmetros, mas pode dar origem a mais de uma dezena de previsões, e esta proliferação de números torna difícil a sua avaliação. Por isso, neste trabalho investigamos os vínculos estruturais ou numéricos entre as previsões do modelo, de modo a tornar mais objetiva a sua comparação com a experimentação. Todos os modelos considerados têm a mesma parte de longo alcance. Assim, a busca de padrões é feita considerando-se tanto versões diferentes das lagrangianas de curto alcance, vários valores para os parâmetros, e campos do píon que se transformam segundo representações não usuais de SU(2) X SU(2). Dessas várias possibilidades emerge um número muito grande de resultados numéricos que, depois de organizados, mostram regularidade. Dessas regularidades decorre uma proposta para a análise dos dados experimentais. Finalmente, este trabalho também inclui um cálculo alternativo do fator de forma píon-núcleon, a partir da interação NN do modelo de Skyrme. / In this work we study structural features of models where baryons are treated as chiral solitons, such as that proposed by Skyrme and variants, containing a sixth order stabilizing term, proportional to the baryonic current. Models of this kind have been widely considered in the literature and their predictions for nucleon static properties are systematically around 2/3 of the corresponding experimental values. In general a given version of the model contains only two or three parameters, but may hield more than ten observable predictions. This makes its assessment rather difficult. Therefore in this work we investigate structural and numerical constraints between the predictions of the model, so as to render the comparision with experimental more objective. All the models considered here contain the same long range parl. Hence the search of patterns is clone by considering different versions for the short range lagrangian. Various values for the free parameters and pion fields which transform according to unusual representations of SU(2) x SU(2) . A rather large amount of numerical results emerge form these various possibilities, which display regularities after being organized. These patterns motivate a proposal for the analysis of experimental information. Finally, this work also includes an altenative calculation for the pion-nucleon form factor, starting from the NN interaction in the Skyrme model.

NIL

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La physique hadronique s'intéresse à décrire la structure interne du nucléon. Malgrès de nombreux efforts, la structure non perturbative de la Chromody­namique Quantique QCD) n'est encore comprise que partiellement. Il faut de nouvelles données expérimentales pour guider les théories ou contraindre les modèles. La sonde électromagnétique est ici un outil privilégié. En effet, les électrons sont ponctuels, ne sont pas sensibles à l'interaction forte (QCD) et leur interaction (QED) est connue. Cette sonde propre fournie une image nette du hadron sondé. Les techniques classiques pour sonder la structure électromagnétique du nucléon sont la diffusion élastique d'électron, la diffusion profondément inélastique et la diffusion Compton réelle (RCS) gamma p -> p gamma. La diffusion élastique d'électron sur le nucléon donne accès aux facteurs de forme qui décrivent ses distributions de charge et de magnétisation (chapitre 2), alors que le RCS permet la mesure des polarisabilités électrique et magnétique qui décrivent l'aptitude qu'a le nucléon à se déformer quand il est exposé à un champ électromagnétique (chapitre 2), tandis que la diffusion profondément inélastique donne accès aux densités partoniques. Plus récemment, on s'est intéressé à l'étude de la structure du nucléon par l'intermédiaire de la diffusion Compton virtuelle (VCS) gamma* p -> p gamma (chapitre 3). Contrairement au RCS, l'énergie et le moment du photon irtuel peuvent être variés indépendemment l'un de l'autre. C'est ainsi que le VCS fournit une information nouvelle sur la structure interne du nucléon. Au dessous du seuil de création du pion, le VCS sur le proton donne accès à de nouvelles observables de structure du nucléon, les polarisabilités généralisées, ap­pelées ainsi car elles constituent une généralisation des polarisabilités obtenues avec le RCS. Les polarisabilités généralisées sont fonction du carré Q2 du quadri-moment du photon virtuel. Elles caractérisent la réponse du proton à l'excitation électromagnétique dû au photon virtuel incident. On peut ainsi étudier la déformation des distributions de charge et de courant mesurées en diffusion élastique d'électrons, sous l'influence de la perturbation par un champ électromagnétique. A mesure que l'énergie de la sonde augmente, le VCS devient non seulement un outil de précision pour avoir accès à une information globale sur le proton dans son état fondamental, mais aussi sur tout son spectre d'excitation, procurant ainsi un nouveau test de notre compréhension de la structure du nucléon. Expérimentalement, on peut accéder au VCS par l'électroproduction d'un photon réel sur le proton e p -> e p nu. Dans le processus VCS proprement dit, un photon virtuel est échangé entre l'électron incident et le nucléon cible qui émet alors un photon réel. Cette mesure n'est pas aisée etant donné la faible amplitude des sections efficaces mises en jeu. De plus, le VCS n'est obtenu que par interférence avec le terme de Bethe-Heitler en particulier (émission d'un photon par l'électron) qui domine ou interfère fortement. Par ailleurs, l'émission d'un pion neutre qui décroît en deux photons est à l'origine d'un bruit de fond physique qui peut géner l'extraction du signal VCS. La combinaison de l'accélérateur CEBAF (chapitre 5) de faible émittance par rapport à d'autres installations, de grand cycle utile et de grande luminosité ainsi que les spectromètres haute résolution de la salle expérimentalle Hall A (chapitre 6) a permis d'étudier le VCS courant mars-avril 1998 à Jefferson Lab situé dans l'état de Virginie aux Etats-Unis. Les données de cette présente thèse ont ainsi été prises à Q2 = 1 (GeV/c) à l'aide d'un faisceau d'électrons de 4 GeV incident sur une cible cryogénique d'hydrogène liquide. L'électron et le proton diffusés furent détectés respectivement dans les spectromètres (et détecteurs associés) Electron et Hadron du Hall A. Les particules incidentes étant également connues, une technique de masse manquante a été utilisée pour isoler les photons VCS (chapitre 4). Un des problèmes majeurs dans la sélection des événements VCS provient d'une très large pollution par des protons de transmission (chapitre 9). Ces derniers sont en fait détectés alors qu'ils auraient dû être stoppés au niveau du collimateur à l'entrée du bras Hadron. On attribut leur origine à des cinématiques élastique pure, élastique radiative et de création de pion neutre. Cependant les variables reconstruites au vertex de tels événements sont entachées d'inconsistance, ce qui permet leur rejection. Après calibration de l'équipement (chapitre 7) et analyse des données (chapitres 8 à 11), des sections efficaces furent extraites mais restent préliminaires. Un intervalle de valeur pour chacune de deux fonctions de structure faisant intervenir les polarisabilités généralisées fut alors obtenu à Q2 = 0,93 GeV2 : PLL - PTT/epsilon in [4;7] GeV-2 et PLT in [-2;-1] GeV-2. Ce nouveau point sur une courbe présentant chacune des fonctions de structure précédentes en fonction de la variable Q2 s'ajoute aux résultats RCS et d'une précédente expérience VCS. L'interprétation de ces courbes confirme une forte compensation des contributions para- et dia-magnétique du proton. La comparaison de l'évolution en Q2 des polarisabilités généralisées électrique et magnétique nous permet finalement d'observer les différences de réarrangement spatial des distributions de charge et de courant.

L'étude présentée dans cette thèse est dédiée à l'analyse des désintégrations radiatives de mésons beaux, processus faisant intervenir le quark b ce dernier se désintégrant par interaction faible en un quark s avec émission d'un photon. Ce type de désintégration est interdit à l'arbre en théorie quantique des champs et doit donc s'opérer à l'aide de boucles. Ces désintégrations ont des rapports d'embranchement très faibles, de l'ordre de 10^{-5}. Dès lors, l’étude de ces processus à l'aide du détecteur LHCb permet de mesurer précisément des observables reliées à ces processus, telles que les rapports d'embranchement, les asymétries de CP ou des variables angulaires et d'hélicité comme la polarisation du photon. En comparant ces résultats expérimentaux avec les prédictions théoriques du Modèle Standard de la Physique des Particules, il devient possible de tester ce modèle et de contraindre l'existence d'une nouvelle physique au delà du Modèle Standard. L'analyse présentée dans cette thèse se concentre sur l'étude des désintégrations B0 -> K*0 gamma, Bs0 -> phi gamma et Bs0 -> K*0 gamma. Les événements utilisés sont ceux où le photon s'est converti en une paire électron-positron par interaction avec le détecteur afin de bénéficier de la bonne résolution sur l'impulsion des traces chargées des trajectographes de LHCb. Les mesures du rapport des rapports d'embranchement des désintégrations B0 -> K*0 gamma et Bs0 -> phi gamma ainsi que de l'asymétrie de CP directe dans le processus B0 -> K*0 gamma sont réalisées. La bonne résolution obtenue sur la masse du méson B0 a permis de déterminer une première limite supérieure au rapport d'embranchement de la désintégration supprimée de Cabbibo Bs0 -> K*0 gamma. / The purpose of the work presented in this thesis is to study the radiative decays of B mesons. These processes correspond to the decay of a b-quark into a s-quark through the weak interaction with a photon in the final state. This kind of decay is not allowed at tree level in the quantum field theory but only through virtual loops. These processes have small branching fractions of the order of 10^{-5}. The study of these decays with the LHCb detector provides precise measurements of related observable such as branching fractions, CP asymmetries or angular variables such as the photon polarisation. These results can be compared with the theoretical prediction of the Standard Model of Particle Physics. Therefore, it is possible to test this model and to constrain the existence of new physics behind the Standard Model. The analysis presented in this thesis focuses on the B0 → K*0 gamma, Bs0 → phi gamma and Bs0 → K*0 gamma decays. Only events where the photon has converted into a dielectron pair by interacting with the detector are used. This allows to take advantage of the good resolution on the charged tracks momentum obtained with the LHCb's tracking system. The measurements of the ratio of branching fractions of the B0 → K*0 gamma and Bs0 → phi gamma decays and of the direct CP asymmetry in the B0 → K*0 gamma process are performed. The good resolution obtained on the B meson mass allows to set the first upper limit on the branching ratio of the Cabbibo suppressed Bs0 → K*0 gamma decay.

Estimamos os valores das polarizabilidades dipolares elétrica e magnética do próton, levando em conta as contribuições das ressonâncias nucleônicas de menor massa: P33 (1236), P11 (1450), D13 (1525), S11(1550), e da ressonância mesônica &#949 (660). O valor obtido para a soma das polarizabilidades concorda bem com os dados experimentais. Por outro lado, o valor obtido para cada uma delas, que depende do valor não bem determinado da largura do decaimento &#949 &#8594 &#933 &#933, é compatível com os valores experimentais / We have estimated the values of electric and magnetic polarizabilities of the proton, taking into account the contributions of the low masses nucleon ressonances : P33 (1236), P11 (1450), D13 (1525), S11(1550) and the meson ressonance &#949 (660). The obtained value for the sumo f the polarizabilities is in good agreement with the experimental data. On the other hand, the value, of each polarizability, which depends on the not too well determined width decay &#949 &#8594 &#933 &#933, is compatible with experimental values

Neste trabalho estudamos aspecto estruturais de modelos onde os bárions são tratados como sólitons quirais, tais como o proposto pó Skyrme e variantes, contendo um termo estabilizador de sexta ordem, proporcional à corrente bariônica. Modelos deste tipo têm sido bastante estudados na literatura e suas predições para as propriedades estásticas do núcleon, sistematicamente, se mantêm por volta de 2/3 dos respectivos valores experimentais. Em geral, uma dada versão do modelo envolve apenas dois ou três parâmetros, mas pode dar origem a mais de uma dezena de previsões, e esta proliferação de números torna difícil a sua avaliação. Por isso, neste trabalho investigamos os vínculos estruturais ou numéricos entre as previsões do modelo, de modo a tornar mais objetiva a sua comparação com a experimentação. Todos os modelos considerados têm a mesma parte de longo alcance. Assim, a busca de padrões é feita considerando-se tanto versões diferentes das lagrangianas de curto alcance, vários valores para os parâmetros, e campos do píon que se transformam segundo representações não usuais de SU(2) X SU(2). Dessas várias possibilidades emerge um número muito grande de resultados numéricos que, depois de organizados, mostram regularidade. Dessas regularidades decorre uma proposta para a análise dos dados experimentais. Finalmente, este trabalho também inclui um cálculo alternativo do fator de forma píon-núcleon, a partir da interação NN do modelo de Skyrme. / In this work we study structural features of models where baryons are treated as chiral solitons, such as that proposed by Skyrme and variants, containing a sixth order stabilizing term, proportional to the baryonic current. Models of this kind have been widely considered in the literature and their predictions for nucleon static properties are systematically around 2/3 of the corresponding experimental values. In general a given version of the model contains only two or three parameters, but may hield more than ten observable predictions. This makes its assessment rather difficult. Therefore in this work we investigate structural and numerical constraints between the predictions of the model, so as to render the comparision with experimental more objective. All the models considered here contain the same long range parl. Hence the search of patterns is clone by considering different versions for the short range lagrangian. Various values for the free parameters and pion fields which transform according to unusual representations of SU(2) x SU(2) . A rather large amount of numerical results emerge form these various possibilities, which display regularities after being organized. These patterns motivate a proposal for the analysis of experimental information. Finally, this work also includes an altenative calculation for the pion-nucleon form factor, starting from the NN interaction in the Skyrme model.

O estudo das interações fortes a altas energias levou a um grande interesse no regime da QCD onde os pártons carregam uma pequena fração de momento dos hádrons colidentes. Neste regime, tais hádrons podem ser vistos como um meio altamente denso e colorido. Acredita-se hoje que, no domínio de altas energias e/ou altas densidades, a dinâmica da QCD torna-se qualitativamente diferente da dinâmica no regime de curtas distâncias e de altos momentos transferidos. Na linguagem de pártons, essa teoria vem sendo descrita em termos da ``saturação\'\' de pártons, resultando na formação de matéria de alta densidade, o Condensado de Vidro de Cor (Color Glass Condensate - CGC), onde os efeitos de recombinação de gluons se tornam muito importantes. Nesse trabalho consideram-se os efeitos da saturação de pártons no estudo de processos hadrônicos e de fotoprodução. Tais efeitos foram incluídos fazendo-se uso de duas diferentes abordagens: inicialmente eles foram introduzidos como correções não lineares de mais altas ordens na constante de acoplamento forte nas equações de evolução para as distribuições de pártons e, posteriormente, através dos chamados modelos de ``dipolo de cor\" com o uso da chamada ``abordagem do CGC\". No primeiro caso estudamos o comportamento energético das seções de choque totais próton-próton (antipróton) ($pp(\\bar p)$), fóton-próton ($\\gamma p$) e fóton-fóton ($\\gamma\\gamma$) e inelástica próton-Ar ($pAr$) e verificamos que a presença dos efeitos da saturação atenua o crescimento das seções de choque consideradas a altíssimas energias. No segundo caso desenvolvemos cinco outros estudos, sendo os quatro primeiros voltados para a produção de partículas nas regiões central e frontal de rapidez em colisões hadrônicas. Considerando em um primeiro momento a região frontal de rapidez, estudamos as distribuições de rapidez e em $x$-Feynman referentes à produção líquida de bárions em colisões $pp$, $pA$ e núcleo-núcleo ($AA$), onde observamos uma violação do scaling de Feynman no espectro em $x_F$ de partículas dominantes e, posteriormente, a produção de mesons $D$ em colisões $pp$, onde verificamos que a existência do chamado ``charme intrínseco\" na função de onda do projétil altera as distribuições em $x_F$ de tais mesons em uma região importante para a física de raios cósmicos. Em seguida, apresentamos um estudo sobre o comportamento do momento transversal médio de partículas carregadas produzidas em colisões $pp$ e $pA$ com a rapidez e com a energia da colisão, $\\langle p_{T}(y,\\sqrt{s})angle$ e mostramos que a razão $R = \\langle p_{T}(y,\\sqrt{s})angle / \\langle p_{T}(0,\\sqrt{s})angle$ decresce com a rapidez para uma energia fixa, tendo um comportamento semelhante aquele obtido via modelos hidrodinâmicos. Com o uso do chamado formalismo da ``fatorização $k_{T}$\", no quarto estudo consideramos a produção de partículas em colisões $pp$, $pA$ e $AA$ na região central de rapidez e mostramos que as correções na constante de acoplamento forte, incluídas recentemente na seção de choque invariante para a produção de gluons desse formalismo, conduzem a uma dependência energética mais fraca dos observáveis analisados. Finalmente, no quinto estudo apresentamos um simples modelo capaz de gerar as chamadas ``assimetrias azimutais\" no estado inicial de colisões $pA$ e verificamos que tal modelo descreve qualitativamente bem a dependência com o momento transversal do primeiro harmônico azimutal par e dos dois primeiros harmônicos azimutais ímpares. / The study of the strong interactions at high energies has led to a great interest in the QCD regime where partons carry a small fraction of the colliding hadrons momenta. In this regime these hadrons can be seen as a highly dense and colorful medium. It is believed today that in the domain of high energies and/or high densities the QCD dynamics becomes qualitatively different of the dynamics of the regime of small distances and large momentum transferred. In the parton language this theory is being described in term of the parton ``saturation\", resulting in the formation of high density matter, the Color Glass Condensate (CGC), where the effects of gluon recombination become very important. In this work the effects of parton saturation are considered to study hadronic and photonic processes. Such effects were included using two different approaches: initially they were introduced as non linear higher order corrections in the strong coupling constant in the evolution equations for the parton distributions and later through the so called ``dipole models\'\' with the use of the ``CGC approach\". In the first case we studied the behavior of the proton-proton (antiproton) ($pp(\\bar{p}$)), photon-proton ($\\gamma p$) and photon-photon ($\\gamma\\gamma$) total cross sections and the proton-Air ($pAir$) inelastic cross section and verified that the presence of saturation effects tame the growth of the mentioned cross sections at very high energies. In the second case we have developed five other studies, with the first four focused on the particle production in the central and forward rapidity region in hadronic collisions. Considering at first the forward rapidity region we studied the rapidity and $x$-Feynman distributions of the net baryon production in $pp$, $pA$ and nucleus-nucleus ($AA$) collisions, where a violation of the Feynman scaling in the $x_{F}$ spectra of leading particles has been observed and later the $D$ meson production in $pp$ collisions where we verified that the existence of the so called ``intrinsic charm\" in the projectile wave function changes the $x_{F}$ distribution of such mesons in an important region for cosmic ray physics. Next we present a study regarding the behavior of the average transverse momentum of charged particles produced in $pp$ and $pPb$ collisions with the rapidity and with the energy, $\\langle p_{T}(y,\\sqrt{s})angle$, and showed that the ratio $R = \\langle p_{T}(y,\\sqrt{s})angle / \\langle p_{T}(0,\\sqrt{s})angle$ decreases with the rapidity for a fixed energy, having a similar behavior to that obtained from hydrodynamic models. With the use of the so called ``$k_{T}$-factorization\", in the forth study we have considered the particle production in the central rapidty region in $pp$, $pA$ and $AA$ collisions and showed that the strong coupling constant correction that were recently introduced in the invariant cross section for gluon production of this formalism, lead to a weaker energy dependence of the analyzed observables. Finally, in the fifth study we presented a simple model capable of generate the so called ``azimuthal asymmetries\" in the initial-state of $pA$ collisions and verified that this model describes qualitatively well the transverse momentum dependence of the first even azimuthal harmonic and the first two odd azimuthal harmonics.