Orientador: Roberto J. M. Covolan / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-28T17:30:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pontes_AltemNascimento_D.pdf: 1040461 bytes, checksum: c2de93d6d0daf5a7f65a3910eb1aa6d1 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Observações recentes realizadas no experimento HERA/DESY e no Tevatron têm provocado um renovado interesse pela difração hadrônica a altas energias. No presente trabalho é feita uma análise comparativa entre os dados experimentais de seções de choque diferenciais de fotoprodução e eletroprodução difrativas de dijatos, obtidos pelas Colaborações H1 e ZEUS no HERA, e um modelo fenomenológico baseado na teoria de pólos de Regge associada a elementos de Cromodinâmica Quântica perturbativa. O modelo em questão, baseado na abordagem de Ingelman-Schlein, incorpora a hipótese de fatorização entre o fator de fluxo e a função de estrutura do Pomeron. A esse modelo básico, são acrescentadas trocas de Reggeons secundários, exigidas pelos dados mais recentes de espalhamento inelástico profundo difrativo. Os cálculos de seção de choque realizados a partir desse esquema mostram uma concordância muito boa entre o modelo teórico e os dados experimentais quando se usa uma função de estrutura para o Pomeron constituída predominantemente de glúons / Abstract: Recent observations at the HERA/DESY experiment and at the Tevatron brought about a renewed interest in hadronic diffraction at high energies. In the present work a comparative analysis is made among the experimental differential cross sections of diffractive photoproduction and electroproduction of dijets, obtained by the H1 and ZEUS Collaborations at HERA, and a phenomenological model based on Regge pole theory associated with elements of perturbative QCD. This model, which is based on the Ingelman-Schlein approach, incorporates the factorization hypothesis between the ux factor and the Pomeron structure function. Secondary Reggeon exchanges are added to this basic model since they are required by the newest diffractive deep inelastic scattering data. The cross sections obtained within this framework exhibit a very good agreement between the theoretical model and the experimental data when the Pomeron structure function employed in the calculations is predominantly constituted by gluons / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

En este trabajo buscamos un método para diferenciar entre lluvias de partículas producidas por rayos cósmicos y por rayos gamma a energías de TeV, utilizando simulaciones CORSIKA. Este método intenta resolver el problema que existe en la búsqueda de señales de rayos gamma medidos por diversos experimentos frente a un fondo de flujo dominante de hadrones. Los resultados de este trabajo pueden aplicarse al estudio de Explosiones de Rayos Gamma (GRBs). Los GRBs emiten fotones muy energéticos, que al interactuar con la atmósfera terrestre, producen una gran cascada electromagnética de partículas secundarias, las cuales son detectables. El procedimiento sería simular eventos producidos por fotones, la señal, y protones, el fondo, que son las partículas más abundantes de los rayos cósmicos. Extraemos varios parámetros de los perfiles longitudinales de las lluvias de partículas, caracterizando las lluvias simuladas. Algunos de los parámetros de ajuste más importantes son el m_aximo de lluvia (Xmax), el ancho de la lluvia FWHM, el parámetro de asimetría, el número máximo de partículas Nmax y el comienzo de lluvia XStart. Existen diferentes experimentos utilizando tanques Cherenkov de agua y detectores de fluorescencia que pueden medir estos parámetros de las lluvias. Hemos probado dos métodos. El primero se basa en cortes simples, mientras que el segundo se basa en un análisis multivariado utilizando el paquete TMVA, que mejora los cortes individuales. El primer método se aplicó a las energías simuladas separadas de 102, 103, 104 y 105 GeV para encontrar cortes adecuados. Encontramos que Xmax, FWHM, Xstart y Nmax dependen de la energía. Posteriormente aplicamos estos cortes dependientes de la energía y otros cortes fijos a una muestra realista, que consiste en 104 eventos de señales (fotones) y 106 eventos de fondo (protones) que cubren un rango de energía de 102 a 105 GeV con diferentes espectros. Además, se introdujo un error en la energía simulada para simular la eficiencia de reconstrucción de energía de un detector. El resultado obtenido deja 54% eventos de señal y 12% eventos de fondo. Aplicando el análisis multivariado TMVA, encontramos que el método Boosted Decision Trees (BDT) era el mejor para distinguir la señal del fondo. El resultado para una eficiencia de señal similar fue 0:7% de eventos de fondo. Por último, utilizando cortes más estrictos en la BDT para mejorar la significancia, el resultado fue 1 evento de fotón por cada 1000 eventos de protón. Dada la proporción de flujo inicial, significa una capacidad de rechazo de fondo de 103. Por lo tanto, la viabilidad de la separación gamma/hadrón requiere una mejora adicional. / In this work we search for a method to differentiate between particle showers produced by cosmic rays and by gamma rays at TeV energies, using CORSIKA simulations. This method tries to solve the dominant hadron flux background problem when looking for gamma-ray signals measured by different experiments. The results of this work can be applied to the study of Gamma-Ray Bursts (GRBs). GRBs emit very energetic photons, which after interacting in the Earth's atmosphere, produce a large detectable electromagnetic cascade of secondary particles. The procedure will be to simulate events produced by photons, the signal, and protons, the most abundant cosmic-ray background. We extract several parameters from fitting particle air-shower longitudinal profiles, characterizing the simulated showers. Some of the most important _t parameters are the shower maximum (Xmax), the width of the shower FWHM, the asymmetry parameter, the maximum number of particles Nmax and the shower start Xstart. There are different experiments using water Cherenkov tanks and fluorescence detectors which can measure these shower parameters. We tested two methods. The first relies on simple cuts, while the second is based on a multivariate analysis using the TMVA package, which improves individual cuts. The first method was applied to single simulated energies of 102, 103, 104 and 105 GeV to find adequate cuts. We found that Xmax, FWHM, Xstart and Nmax depend on the energy. Later we applied these energy-dependent cuts and other fixed cuts to a realistic sample, which consists of 104 signal events (photons) and 106 background events (protons) covering an energy range from 102 to 105 GeV with different spectra. Moreover, we introduced an energy smearing to simulate a detector energy reconstruction efficiency. The obtained result leaves 54% signal events and 12% background events. Applying the multivariate analysis TMVA, we found that the Boosted Decision Trees (BDT) method was the best for distinguishing signal from background. The result for a similar signal efficiency was 0:7% of background events. Finally using tighter cuts on the BDT to improve the significance results in 1 photon event for every 1000 protons. Given the initial ux proportion, it means a 103 background rejection capability. Thus the feasibility of gamma/hadron separation requires further improvement. / Trabajo de investigación

El fenómeno de oscilaciones de neutrinos ha sido extensamente estudiado experimentalmente y teóricamente en las últimas décadas. Esto no sólo implicó su confirmación sino también la medida de casi todos los parámetros asociados a ésta. Sin embargo, aún quedan pendientes algunas incógnitas por resolver como son la jerarquía de las masas de los neutrinos, la determinación de la fase que viola la simetría carga-paridad, el problema de las degeneraciones, entre otras. Para poder ser resueltos muchos de estos problemas requieren experimentos de gran escala y con la más óptima tecnología para la detección de neutrinos. El experimento DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) tendrá estas capacidades. Este experimento tiene una distancia fuente – detector de 1300km contando con un detector cercano de alta precisión y uno lejano de 40 kton hecho de Argón Líquido. Estas características no sólo permitirán resolver los problemas mencionados sino que además permitirán estudiar, por ejemplo, neutrinos provenientes del colapso de supernovas, así como el decaimiento del protón, entre otros procesos. En esta tesis se ha realizado una revisión detallada de la física de oscilación de neutrinos tanto en vacío como en materia, incorporando a este último el decaimiento invisible de neutrinos. Este fenómeno aunque descartado hoy para la explicación del problema de los neutrinos solares y atmosféricos. Tiene Actualmente una relevancia como un efecto subdominante dentro de las oscilaciones de neutrinos. Haciendo que la probabilidad de oscilación sufra un amortiguamiento. En esta tesis estudiaremos la sensibilidad de DUNE al nuevo parámetro que corresponde al decaimiento invisible de neutrinos. Viendo como distintos valores de este parámetro modifican el espectro de energía producido por los eventos que se observarían en DUNE. Nuestras simulaciones han sido hechas utilizando el paquete GLoBES (General Long Baseline Experiment Simulator) y usando como datos de entrada inputs, distribuciones proporcionadas por el propio experimento. / Tesis

Neste trabalho é proposto um modelo relativístico para o núcleon com graus de liberdade de quarks constituintes na Frente de Luz. Neste modelo fenomenológico, o acoplamento entre o campo dos quarks e do núcleon é expresso em termos de uma Lagrangeana efetiva. Diversos invariantes para este acoplamento são testados nos observáveis eletromagnéticos elásticos. A corrente eletromagnética do núcleon é formulada na aproximação de impulso, e expressa por um diagrama de Feynman triangular, que é projetado no plano-nulo x POT.+ = t + z = 0, através da integração analítica nas energias individuais associadas à translação temporal em x POT.+. Em seguida é introduzida a componente de momento da função de onda no computo da componente \"boa\" da corrente (J POT.+ = J POT.0 + JPOT.3). Comparamos o esquema de acoplamento de spins dos quarks formando o núcleon baseado na Lagrangeana efetiva, com a construção de Bakamjian-Thomas, largamente empregada em modelos de hádrons na Frente de Luz. Esta comparação foi realizada em um modelo do píon como um par qq-. A diferença é explicitada através dos argumentos de momento das rotações de Melosh dos spins individuais. Na construção de Bakamji an-Thomas, os argumentos de momento estão definidos no referencial de repouso do par, enquanto que na formulação Lagrangeana, dependendo de sua forma, pode ter os argumentos de momento no referencial de repouso do píon físico. Também no caso do núcleon discutimos em detalhes essas diferenças. As consequências fenomenológicas das diferentes formas de Lagrangeanas efetivas para o acoplamento dos quarks ao núcleon foram investigadas através das propriedades eletromagnéticas estáticas e fatores de forma. Foram testados os invariantes escalar, vetorial e misto para o acoplamento dos campos dos quarks no par isoescalar. As integrais nos momentos longitudinais e transversos no elemento de matriz da corrente do núcleon, após a redução tridimensional ao plano-nulo, foram realizadas numericamente. O fator de forma elétrico do nêutron depende fortemente da forma da Lagrangeana efetiva, para parâmetros do modelo que ajustem o momento magnético do nêutron. Os observáveis eletromagnéticos, para momentos transferidos quadrados até 1-2 (GeV /c) POT.2, são pouco sensíveis à componente de momento da função de onda. Generalizamos o estudo das correlações entre observáveis eletromagnéticos estáticos do núcleon para diferentes formas de Lagrangeana efetiva. As limitações do modelo em reproduzir os dados experimentais recentes para a razão entre os fatores de forma elétrico e magnético do próton são discutidas e são feitas propostas para melhorar o modelo do núcleon na Frente de Luz. / In this work, it is proposed a relativistic model for the nucleon with constituent quarks in the Light-Front. In this phenomenological model, the coupling between the nucleon and quark fields is expressed by an effective Lagrangean. Several diferent invariants for this coupling are tested in the elastic electromagnetic observables. The nucleon eletromagnetic current is described in the impulse approximation, which is expressed by a triangular Feynman diagram. The elastic amplitude is projected in the null-plane, x+ = t + z = O, through the analytical integration in the individual energies associated with the x+ -time translation. Then, the momentum component of the wave-function is introduced in the calculation of the \"good\"component of the current (J+ = J0 + J3). The quark spin coupling scheme based in the effective Lagrangean is compared to the Bakamjian-Thomas construction largely used in hadron models in the Light-Front. This comparision is performed in a qq- model of the pion. The difference is shown through the momentum arguments of the Melosh rotations of the individual spins. In the Bakamjian-Thomas construction, the momentum arguments are defined in the pair rest-frame. In the effective Lagrangean formulation, the momentum arguments may be defined in the physical pion rest-frame, depending the Lagrangean form. For the nucleon case, we also discussed these differences in detail. The phenomenological consequences of the different forms for the nucleon-quark effective Lagrangean were investigated through the nucleon static eletromagnetic properties and form-factors. The spin invariants for the isoescalar quark pair, given by a scalar, vector and mixed scalar-vector forms were tested in these observables. The longitudinal and transverse momentum integrations in the matrix element of the nucleon current, after the tridimensional reduction to the null-plane, were performed numerically. The neutron electric form-factor depends strongly on the form of the effective Lagrangean for model parameters fitted to the magnetic moment. The electromagnetic observables are quite insensitive to the momentum part of the wave-function for square momentum transfers below 1-2 (GeV/c)2. The study of the correlations between static eletromagnetic observables were generalized to different effective Lagrangeans. The limitation of the model to reproduce the recent experimental data of the ratio between the proton electric form-factor and the magnetic one is discussed and we propose forms to improve the present Light-Front nucleon model.

Orientador: Alfredo Pio Noronha Rodrigues Galeão / Mestre

Orientador: Lauro Tomio / Mestre

Orientador: Adriano Antonio Natale / Banca: Adriano Doff Sotta Gomes / Banca: Alex Gomes Dias / Resumo: Alguns aspectos da quebra de simetria quiral para quarks na representação fundamental são discutidos no contexto das equações de Schwinger-Dyson. Estudamos a equação de gap fermionica incluindo o efeito de uma massa dinêmica para os gluons. Ao estudar esta equação de gap verificamos que a intenção não é forte o suficiente para gerar uma massa dinâmica dos quarks compatível com os dados experimentais. Também discutimos como a introdução de um propagador confinante pode mudar este cenário, exatamente como foi proposto por Cornwall [1] recentemente, desta forma estudamos uma equação de gap "completa", composta pela troca de um gluon massivo e por um termo confinante; M('p POT 2') = 'M IND. c('p POT 2') + 'M IND. 1g'('p POT 2'). Encontramos soluções assintótica desta equação de gap nos casos de constante de acoplamento "constante" e "corredora". Este último caso corresponde a um aprimoramento do cálculo com constante de acoplamento "constante" feito por Doff, Machado e Natale [2] / Abstract: Some aspects of chiral symmetry breaking for quarks in the fundamental representation are discussed in the framework of the Schwinger-Dyson equations. We study the fermionic gap equation including effects of dynamical gluon mass. Studying the bifurcation equation of this gap equation we verify that the interaction is not strong enough to generate a satisfactory dynamical quark mass. We also discuss how the introduction of a confining propagator may change this scenario as recently pointed out by Cornwall [1], so we study a "complete" gap equation composed by the one-dressed-gluon exchange term and a confining term: M('p POT 2') = 'M IND. c('p POT 2') + 'M IND. 1g'('p POT 2'). We find asymptotic solutions for this gap equation in the cases of "constant coupling" and "running coupling constant". This last case is an improvement of the constant coupling calculation of Doff, Machado and Natale [2] / Mestre

Made available in DSpace on 2016-05-17T16:50:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-03-12. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-17T16:54:30Z : No. of bitstreams: 1 000855913.pdf: 421119 bytes, checksum: af9ecbafa30255e17d4d849d32b01ab5 (MD5) / Uma partícula clássica relativística é descrita utilizando-se o formalismo de Dirac para sistemas vinculados devido à invariança sob transformações de reparametrizações requerida por uma teoria explícitamente covariante. Nós introduzimos os graus de liberdade de spin via variáveis de Grassman, que levam diretamente ao conceito de supersimetria presente na teoria. As equações de movimento e a quantização são consideradas tanto para as teorias livres de spin 0 e 1/2, como para a teoria com interação eletromagnética. A álgebra dos vínculos de primeira classe é extendida para descrever partículas de spin N/2, que incluem as representações de spin 1. A teoria quântica obtida é comparada com a teoria clássica de campos / Aclassical relativistic particleis described by means of Dirac's formalism for constrained systems, where the constraints come from the reparametrization invariance required by an explicitly covariant theory. We introduce spin degrees of freedom via Grassman variables, which leads directly to the concept of supersymmetry in the theory. The equations of motion and quantization are considered both for the spin 0 and 1/2 free theories, and for the eletromagnetic interaction. The first class constraints algebra is extended to describe spin N/2 particles, which include spin 1 representations. The quantum theory obtained is compared to the classical theory of fields

Orientador: Frédérique Grassi. / Doutor

Orientador: Alfredo Takashi Suzuki / Mestre