Aiming at a systematic inclusion of pseudoscalar and vector mesons as active degrees of freedom in an effective Lagrangian, studies have been performed in this thesis concerning the foundations of such an effective Lagrangian as well as tree-level and beyond-tree-level calculations. Hereby, vector mesons are described by antisymmetric tensor fields. First, an existing power counting scheme for both pseudoscalar and vector mesons is extended to include the pseudoscalar-meson singlet in a systematic way. Based on this, tree-level calculations are carried out which are in good agreement with the available experimental data and several processes are predicted. In particular, the ω-π0 transition form factor is in better agreement with experimental data than the prediction done in the vector-meson-dominance model. Furthermore, a Lagrangian with vector mesons is used together with the leading contributions of chiral perturbation theory in order to calculate tree-level reactions in the sector of odd intrinsic parity. It turns out that both the Lagrangian with vector mesons and the Lagrangian of chiral perturbation theory are needed to describe experimental data. Additionally, a feasibility check for one-loop calculations with pseudoscalar and vector mesons in the loop is performed. Thereby, only a limited number of interaction terms in the Lagrangian with vector mesons is used. The results are used to both renormalise the low-energy constants of chiral perturbation theory up to chiral order Q4 and to determine the influence of loops with vector mesons on masses and decay constants of pseudoscalar mesons.

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The Effective Field Theory formalism is applied to the study of problems in hadronic and nuclear physics. We develop a framework to study the exclusive two-body decays of bottomonium into two charmed mesons and apply it to study the decays of the C-even bottomonia. Using a sequence of effective field theories, we take advantage of the separation between the scales contributing to the decay processes, 2m(b) ≫ m(c) ≫∧(QCD). We prove that, at leading order in the EFT power counting, the decay rate factorizes into the convolution of two perturbative matching coefficients and three non-perturbative matrix elements, one for each hadron. We calculate the relations between the decay rate and non-perturbative bottomonium and D-meson matrix elements at leading order, with next-to-leading log resummation. The phenomenological implications of these relations are discussed. At lower energies, we use Chiral Perturbation Theory and nuclear EFTs to set up a framework for the study of time reversal (T) symmetry in one- and few-nucleon problems. We consider T violation from the QCD θ term and from all the possible dimension 6 operators, expressed in terms of light quarks, gluons and photons, that can be added to the Standard Model Lagrangian. We construct the low energy chiral Lagrangian stemming from different TV sources, and derive the implications for the nucleon Electric Dipole Form Factor and the deuteron T violating electromagnetic Form Factors. Finally, with an eye to applications to nuclei with A ≥ 2, we construct the T violating nucleon-nucleon potential from different sources of T violation.

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The Large Hadron Collider started operation this year, 2008. LHCb is a precision heavy-flavour experiment at this collider. The precision of LHCb is greatly aided by the LHCb Ring Imaging Cherenkov system for the separation and identification of charged hadrons. This system uses pixel Hybrid Photon Detectors, an innovative new technology for single photon imaging. The simulation and testing of these photon detectors are reported and discussed. The photodetectors were measured to have reached or exceeded the specifications in key areas. In particular, the detector quantum efficiencies far exceed expectations, by a relative 27 %. The precision of LHCb will be used to examine CP-violation and rare decays of B-mesons. A key part of the physics programme will be a measurement of the CP-violating flavour specific asymmetry in neutral B-meson mixing. This asymmetry is expected to be very small in the Standard Model, of order 10-4, however it is very sensitive to new physics, which can increase the asymmetry dramatically. We present an improved event selection and a novel method to control systematics. This will enable us to make a world-leading measurement of this parameter in one nominal year of data taking (2 fb-1).

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.

No presente trabalho de tese, nós estudamos os efeitos sobre o emparelhamento da interação efetiva nucleon-nucleon na matéria nuclear. Nucleons na matéria nuclear tendem a formar pares correlacionados e levemente ligados que dependem sensivelmente na interação efetiva entre os nucleons. A presença dos outros nucleons no meio nuclear veste os mesons e bem como os nucleons e também sua subestrutura. Estas variações em suas propriedades físicas, introduzem mudanças na interação efetiva nucleon-nucleon modificando suas correlações. O objetivo deste trabalho é quantificar tais efeitos e seus reflexo no emparelhamento nuclear. Na primeira parte do trabalho, nós analisamos os efeitos do meio nuclear sobre a subestrutura do nucleon e quantificamos seus efeitos na função de gap. Para estudar tais efeitos nós desenvolvemos um modelo de acoplamento quark-meson utilizando potenciais confinantes e calculamos algumas quantidades de campo médio como função da massa do quark. Na segunda parte nós consideramos o efeito do meio sobre o propagador dos mesons e analisamos seus efeitos na função de gap.

Este trabalho é dedicado ao estudo da fotoprodução de mésons vetoriais em colisões ultra-periféricas. Este estudo foi realizado por meio do código de Monte Carlo CRISP, o qual recebeu atualizações e implementações a fim de permitir o cálculo das colisões. Foi elaborado um modelo para a geração do espectro de energia dos fótons equivalentes que deve interagir com o alvo, bem como foram introduzidos novos canais de foto-absorção para a fotoprodução de múltiplos píons, os quais são essenciais à reprodução dos fenômenos nucleares em altas energias. Ao todo 84 canais foram introduzidos. Foi estudada, em particular, a produção do méson J/$\\psi$ em colisões Pb-Pb a $\\sqrt = 2.76$ TeV e em colisões Au-Au a $\\sqrt = 200$ GeV. / This work is dedicated to the study of the photoproduction of vector mesons in ultra-peripheral collisions. This study was accomplished by means of the Monte Carlo code CRISP which gained updates and implementations in order to allow the calculation of the collisions. A model for the generation of the spectrum of equivalent photons that interact with the target was designed. Also, new photo-absorption channels for the multipion photoproduction were introduced in the code. They are essential to the description of the nuclear environment at high energies. Altoghether, 84 channels were implemented. In particular, the production of the J/$\\psi$ vector meson in Pb-Pb collision at $\\sqrt = 2.76$ TeV and in Au-Au collisions at $\\sqrt = 200$ GeV was studied.