Nesta tese de doutorado é utilizado o método das Regras de Soma da QCD para estudar a natureza dos novos estados ressonantes do charmonium: Y(3930), Y(4140), X(4350), Y(4260), Y(4360) e Y(4660). Há fortes evidências de que estes estados possuam estruturas hadrônicas não convencionais (ou exóticas) uma vez que as suas respectivas massas e canais de decaimento observados experimentalmente são inconsistentes com o que é esperado para o estado ressonante convencional do charmonium, J/psi. O mesmo fenômeno ocorre no setor do bottomonium, onde os novos estados Yb(10890) e Yb(11020) observados recentemente poderiam indicar a existência de novos estados exóticos do bottomonium. Neste sentido, verifica-se que o estado Y(4140) poderia ser descrito ou por uma estrutura molecular Ds*Ds* (0++) ou mesmo uma mistura entre estados moleculares Ds*Ds* (0++) e D*D* (0++). Já os estados Y(3930) e o X(4350) não podem ser descritos por correntes moleculares D*D* (0++) e Ds*Ds* (1-+), respectivamente. Verifica-se também que a estrutura molecular Psi(2S) f_0(980) (1--) descreve muito bem a massa do estado Y(4660). Uma extensão ao setor do bottomonium indica que o estado molecular Y(2S) f_0(980) é um bom candidato para descrever a estrutura do estado Yb(10890). É feita também uma estimativa para os possíveis estados moleculares formados por mésons D(*) e B(*), que poderão ser observados em futuros experimentos realizados pelo LHC. Um amplo estudo, utilizando o formalismo das Regras de Soma e também da Dupla Razão das Regras de Soma, é feito para calcular as massas dos bárions pesados na QCD. As estimativas para as massas dos bárions com um (Qqq) e com dois (QQq) quarks pesados são um excelente teste para a capacidade do método das regras de soma em prever a massa dos bárions que ainda não foram observados. / In this thesis, the QCD sum rules approach was used to study the nature of the new charmonium resonances: Y(3930), Y(4140), X(4350), Y(4260), Y(4360) and Y(4660). There is a strong evidence that these states have non-conventional (or exotic) hadronic structures since their respective masses and decay channels observed experimentally are inconsistent with what expected for a conventional charmonium state, J/psi. The same phenomenon occurs on the bottomonium sector, where new states like Yb(10890) and Yb(11020) observed recently could indicate the existence of new bottomonium exotic states. In this way, one verifies that the state Y(4140) could be described as a Ds*Ds* (0++) molecular state or even as a mixture of Ds*Ds* (0++) and D*D* (0++) molecular states. For the Y(3930) and X(4350) states, both cannot be described as a D*D* (0++) and Ds*Ds* (1-+), respectively. From a sum rule point of view, the Y(4660) state could be described as a Psi(2s) f_0(980) (1--) molecular state. The extension to the bottomonium sector is done in a straightforward way to demonstrate that the Y(2S) f_0(980) molecular state is a good candidate for describing the structure of the Yb(10890) state. In the following, one estimates the mass of the exotic Bc-like molecular states using QCD Sum Rules - these exotic states would correspond to bound states of D(*) and B(*) mesons. All of these mass predictions could (or not) be checked in a near future experiments at LHC. A large study using the Double Ratio of Sum Rules approach has been evaluated for the study of the heavy baryon masses in QCD. The obtained results for the unobserved heavy baryons, with one (Qqq) and two (QQq) heavy quarks will be an excellent test for the capability of the sum rule approach in predicting their masses.

L'étude de la structure du nucléon est actuellement l'un des principaux défis rencontrées en physique nucléaire. Le présent travail représente une contribution à l'étude de la structure du nucléon et consiste, en particulier, à étudier le rôle des quarks étranges dans le nucléon. Ce dernier peut être examiné en déterminant la distribution des quarks étranges dans le nucléon ainsi que la contribution des spins des quarks étranges au spin du nucléon ($\Delta s$). Ce travail présente une mesure de $\Delta s$ effectuée en utilisant des données de diffusion profondément inélastique de muons polarisés sur une cible de protons et de deutons polarisés, collectées par la collaboration COMPASS. Le résultat dépend fortement des fonctions de fragmentation des quarks en hadrons, qui définissent la probabilité qu'un quark d'une certaine saveur se fragmente en un hadron dans l'état final. Actuellement, les fonctions de fragmentation sont mal connues, en particulier, la fonction de fragmentation des quark étranges en kaons, qui joue un rôle essentiel dans la détermination de $ \Delta s$. En diffusion profondément inélastique, l'accès à ces fonctions est assuré par les multiplicités des hadrons qui, à leur tour, définissent le nombre moyen de hadrons produit par évènement de diffusion inélastique. Les multiplicités des pion et des kaons ont été extraites en fonction de différentes variables cinématiques, en utilisant les données de COMPASS. Une première extraction au leading order des fonctions de fragmentation des pions et des kaons est présentée. / Understanding the nucleon structure is currently one of the main challenges encountered in nuclear physics. The present work represents a contribution to the study of the nucleon structure and deals, in particular, with the study of the role of strange quarks in the nucleon. The latter can be investigated by determing the strange quark distribution in the nucleon as well as the contribution of the spins of strange quarks to the nucleon spin ($\Delta s$). This work first presents a measurement of $\Delta s$ performed via Deeply Inelastic Scattering of a muon beam off polarized proton and deuterium targets. The result is found to be strongly dependent on the quark fragmentation functions into hadrons (FFs), which define the probability that a quark of a given flavour fragments into a final state hadron. The FFs are poorly known, in particular, the FF of strange quark into kaons, which play an important role in the determination of $\Delta s$. In deep inelastic scattering process, the access to the FFs is provided by the hadron multiplicities which, in turn, define the average number of hadrons produced per DIS event. Pion and kaon multiplicities have been extracted versus different kinematic variables, using DIS data collected by deeply inelastic scattering of a $160$ GeV muons off a deuterium target. A first LO extraction of the fragmentation functions has then been performed using the measured pion and kaon multiplicities.

L'objet de cette thèse est le calcul ab-initio des propriétés du nucléon en partant de la théorie microscopique de l'interaction forte, la chromodynamique quantique (QCD). Cette théorie, dont les degrés de liberté sont les quarks et les gluons, a été bien testée dans les expériences à haute énergie car la liberté asymptotique, le fait que l'interaction s'annule à courte distance, permet d'utiliser l'approximation perturbative. Pour prédire des propriétés qui font intervenir de grandes distances, comme les masses ou les distributions de courant, il faut un traitement exact de la théorie. Celle-ci est discrétisée sur un réseau quadridimensionnel et les observables quantiques sont calculées par la méthode de l'intégrale de chemin, comme expliqué dans les chapitres II et III. Dans le chapitre IV nous discutons les problèmes posés par la discrétisation des fermions et nous expliquons le choix retenu pour nos calculs c'est-à-dire la discrétisation ``à la Wilson'' avec masse twistée. Elle présente l'avantage de supprimer les effets de discrétisation de l'ordre de la maille du réseau au prix de l'ajustement d'un paramètre. Le calcul numérique de l'intégrale de chemin est fait par la méthode de Monte Carlo avec échantillonnage préférentiel. L'algorithme ``Hybrid Monte Carlo'', basé sur la dynamique moléculaire, est présenté dans le chapitre V ainsi que la méthode de résolution de grands systèmes linéaires creux qui apparaîssent dans le calcul des observables. Ce chapitre présente aussi les aspects informatiques du problème, c'est-à-dire le parallélisme massif ainsi que les caractéristiques des machines utilisées. Dans le chapitre VI nous expliquons la méthodologie suivie pour la production des ensembles représentatifs de configuration de jauge. La mise en oeuvre et le contrôle de cette production est une part importante du travail effectué pendant cette thèse. Les deux derniers chapitres sont consacrés au calcul proprement dit des observables et à la présentation des résultats. La principale difficulté technique, l'évaluation des propagateurs de quark, a été résolue en exploitant au mieux les fermes de processeurs disponibles. Une part importante du travail de thèse a été consacrée à ce problème. Dans la conclusion nous faisons le point sur l'état des calculs de QCD sur réseau et nous discutons de l'évolution du domaine dans la perspective des nouveaux moyens de calculs et des développements théoriques récents.

Dans la première partie de ce travail, nous avons traité de quelques sujets qui sont pertinents dans le domaine de la physique des résonances nucléoniques dans le cadre des différents modèles des quarks constituants. Dans ce contexte, nous avons concentré nos recherches sur la description théorique des désintégrations Pi et Nu des résonances N et Delta. Les résultats obtenus montrent la nécessité d'une description plus microscopique de la dynamique responsable à la fois pour la liaison des quarks dans les baryons et la désintégration de ceux-ci.<br>Dans la seconde partie de notre étude nous avons contribué à une recherche sur le rôle de l'échange de deux bosons croisés dans l'équation de Bethe-Salpeter, aussi bien qu'à l'étude de différentes approches tri-dimensionelles, qui proviennent de l'équation de Bethe-Salpeter dans une réduction non relativiste, en particulier une équation avec interaction dépendante de l'énergie. Il est montré qu'une telle équation reproduit bien certaines propriétés de l'équation de Bethe-Salpeter et, en particulier, qu'il émerge aussi des solutions anormales dans une telle approche.

La montée en énergie et en luminosité du LEP a permis d'étendre considérablement la recherche de nouvelle physique en collisionneur e+e-. La supersymètrie permet de résoudre plusieurs problèmes du Modèle Standard en introduisant une symétrie entre fermions et bosons. Les squark s stop (t1) et sbottom (b1), partenaires supersymétriques des quarks de troisième génération occupent une place particulière. Ils pourraient être parmi les particules supersymétriques les plus légères. Les squarks ont tout d'abord été recherchés dans les données collectées par DELPHI de 1998 à 2000 à des énergies dans le centre de masse allant de 189 à 208 GeV. Lorsque la R-parité est conservée, la particule supersymétrique la plus légère (LSP) est le neutralino (01) qui interagit très faiblement avec la matière. Les canaux de désintégration des squarks sont t1 -> c01 et b1 -> b01. Les événements recherchés sont caractérisés par deux jets et de l'énergie manquante. Une attention particulière à été portée à la modélisation de l'hadronisation du stop et à l'étude des interactions photon-photon produisant des hadrons. Des limites sur les masses des squarks ont été établies. Cependant, de nouveaux modèles prédisent que la LSP est le gluino (g). La signature d'énergie manquante de la LSP est remise en cause. Le scénario d'un gluino LSP a donc été développé et recherché dans DELPHI. Les données enregistrées en 1994 à la résonance du Z0 ont permis de donner pour la première fois une limite sur la masse d'un gluino stable. L'analyse des données LEP2 a été réalisée pour les canaux de désintégration du stop en cg et du sbottom en bg. Des limites sur la masse des squarks, dans ce scénario, ont été obtenues. Elles confortent les limites obtenues à LEP1.

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Grâce a la grande section efficace de production de paires b \bar b, LHC offre une excellente occasion de faire des études de courants neutre changeant la saveur. Ces transitions sont sensibles aux effets de nouvelle physique. Cette these porte sur l'analyse des événements B0 → K∗ 0 e+e− qui permettent de mesurer la fraction de photon avec une polarisation droite et donc de rechercher des signaux de nouvelle physique émis dans la transition b → sγ . En effet, dans le Modele Standard, la polarisation des photons est gauche. La paire e+e−, lors que la masse invariante de la paire de leptons est basse, provient d'un photon virtuel et permet donc de sonder la polarisation de celui-ci. Cette mesure se fait grâce a l'étude des distribution angulaires de cette désintégration a quatre corps. Une première étape est la mesure du rapport d'embranchement dans le domaine de masse 30-1000 MeV/c2 . En effet, cette désintégration n'a jamais été observée dans cette région, y compris auprès des usines a B a cause du très faible rapport d'embranchement. Cette analyse comportant des électrons de basse impulsion transverse est expérimentalement complexe dans un environnement tel que celui du LHC. La mesure est faite relativement au rapport d'embranchement de la désintégration B0 → J/ψ (e + e−)K∗0 . En effet, cela permet de s'affranchir de nombreux effets expérimentaux ainsi que de la détermination absolue des efficacites. Le résultat, repose sur les donnees collectees par LHCb en 2011 et correspondant a une luminosité intégrée de 1 fb−1 : B(B 0 → K∗ 0 e+e−)30−1000 MeV/c = (3.19+0.75 −0.68 (stat) ± 0.22(syst) ± 0.15(PDG)) × 10− 7 en utilisant la valeur PDG pour le rapport d'embranchement de la désintégration B0 → J/ψ (e + e−)K∗0 . La dernière partie de la thèse porte sur des études Monte Carlo qui montrent que la précision sur la fraction de photon avec une polarisation droite que l'on peut espérer obtenir avec l'inclusion des données de 2012 est d'environ 0.1, comparable a la moyenne mondiale obtenue avec des méthodes differentes.

Grâce à la grande section efficace de production de paires bb, LHC offre une excellente occasion de faire des études de courants neutres changeant la saveur. Ces transitions sont sensibles aux effets de nouvelle physique. Cette thèse porte sur l'analyse des événements B->K*ee qui permettent de mesurer la fraction de photon avec une polarisation droite et donc de rechercher des signaux de nouvelle physique émis dans la transition b ->s. En effet, dans le Modèle Standard, la polarisation des photons est gauche. La paire e+e-, lors que la masse invariante de la paire de leptons est basse, provient d'un photon virtuel et permet donc de sonder la polarisation de celui-ci. Cette mesure se fait grâce à l'étude des distribution angulaires de cette désintégration à quatre corps. Une première étape est la mesure du rapport d'embranchement dans le domaine de masse 30-1000MeV=c2. En effet, cette désintégration n'a jamais été observée dans cette région, y compris auprès des usines a B a cause du très faible rapport d'embranchement. Cette analyse comportant des électrons de basse impulsion transverse est expérimentalement complexe dans un environnement tel que celui du LHC. La mesure est faite relativement au rapport d'embranchement de la désintégration B->J/Psi(ee)K*. En effet, cela permet de s'affranchir de nombreux effets expérimentaux ainsi que de la détermination absolue des efficacités. Le résultat, repose sur les données collectées par LHCb en 2011 et correspondant a une luminosité intégrée de 1 fb-1: B(B->K*ee)30-1000MeV = (3:19+0:75-0:68(stat) +/- 0:21(syst) =/-0.15(PDG)) x10-7 en utilisant la valeur PDG pour le rapport d'embranchement de la désintégration B->J/Psi(ee)K*. La dernière partie de la thèse porte sur des études Monte Carlo qui montrent que la précision sur la fraction de photon avec une polarisation droite que l'on peut espérer obtenir avec l'inclusion des données de 2012 est d'environ 0.1, comparable à la moyenne mondiale obtenue avec des méthodes différentes.

The modifications of hadronic properties caused by an ambient nuclear medium are investigated within the scope of QCD sum rules. This is exemplified for the cases of the omega meson, the nucleon and the D meson. By virtue of the sum rules, integrated spectral densities of these hadrons are linked to properties of the QCD ground state, quantified in condensates. For the cases of the omega meson and the nucleon it is discussed how the sum rules allow a restriction of the parameter range of poorly known four-quark condensates by a comparison of experimental and theoretical knowledge. The catalog of independent four-quark condensates is covered and relations among these condensates are revealed. The behavior of four-quark condensates under the chiral symmetry group and the relation to order parameters of spontaneous chiral symmetry breaking are outlined. In this respect, also the QCD condensates appearing in differences of sum rules of chiral partners are investigated. Finally, the effects of an ambient nuclear medium on the D meson are discussed and relevant condensates are identified. / Die Veränderungen von Hadroneneigenschaften durch ein umgebendes nukleares Medium (Kernmaterie) werden mit der Methode der QCD-Summenregeln untersucht. Dies wird am Beispiel des omega-Mesons, des Nukleons und des D-Mesons vorgeführt. Durch die Summenregeln werden integrierte Spektraldichten dieser Hadronen in Beziehung zu Eigenschaften des QCD-Grundzustandes, quantifiziert in Kondensaten, gesetzt. Diskutiert wird am Beispiel des omega-Mesons und des Nukleons, wie diese Summenregeln eine Einschränkung des Parameterbereiches von wenig bekannten Vierquark-Kondensaten durch Vergleich von experimentellen und theoretischen Erkenntnissen erlauben. Ein Katalog unabhängiger Vierquark-Kondensate wird aufgestellt und Relationen zwischen diesen Kondensaten werden deutlich gemacht. Das Verhalten der Vierquark-Kondensate unter der chiralen Symmetriegruppe und der Zusammenhang mit Ordnungsparametern spontaner chiraler Symmetriebrechung werden behandelt. In dieser Hinsicht werden auch die in Differenzen der Summenregeln chiraler Partner eingehenden QCD-Kondensate untersucht. Schließlich werden die Effekte endlicher Kerndichten beim D-Meson diskutiert und relevante Kondensate identifiziert.

In this thesis methods of calibration of the electromagnetic calorimeter of the BABAR experiment will be introduced. Additionally a method was developed to take into account the different energy losses between the edges and centres of the crystals. An improvement of the energy resolution of photons was achieved by 15%, depending on the energy. For Y(4S) and continuum events a momentum spectrum of inclusively produced neutral pions (Y(4S) -&amp;gt; pi0 X and e+e- -&amp;gt; q anti-q -&amp;gt; pi0 X, respectively) was determined. For continuum events also a momentum depending angle distribution was determined. From these distributions the average number of produced pi0 per event was calculated. The results for B decays and continuum events are n(B) =2,268+-0,008+-0,115 and n(Continuum)=3,388+-0,005+-0,172, respectively. These values were compared with Monte Carlo simulations and with other analyses. / In dieser Arbeit werden die Kalibrierungsmethoden des elektromagnetischen Kalorimeters des BABAR-Experiments vorgestellt. Entwickelt wurde dabei eine Methode, die die unterschiedlichen Energieverluste zwischen Kristallrändern und Kristallmitten berücksichtigt. Es wurde dabei eine Verbesserung der Energieauflösung von Photonen, abhängig von der Energie, von bis zu 15% erreicht. Für Y(4S)- und Kontinuumsereignisse wurden die Impulsspektren und für letztere die impulsabhängigen Richtungsverteilungen inklusiv produzierter neutraler Pionen (Y(4S) -&amp;gt; pi0 X bzw. e+e- -&amp;gt; q anti-q -&amp;gt; pi0 X) bestimmt. Aus diesen Verteilungen wurde die mittleren Anzahl erzeugter pi0 pro Ereignis ermittelt. Für B-Zerfälle bzw. Kontinuumsereignisse ergaben sich n(B) =2,268+-0,008+-0,115 bzw. n(Kontinuum)=3,388+-0,005+-0,172. Diese Werte wurden mit Monte-Carlo-Simulationen und mit anderen Analysen verglichen.