Usamos as regras de soma da QCD para obter a massa dos pentaquarks \" \'teta\' POT.+\"(1540) e \"\'ksi\' POT.--\" (1862), a largura de decaimento da \"\'teta\' POT.+\" e a constante de acoplamento e fator de forma presentes no vertice J/ \'psi\' \"DD POT.*\". No estudo dos pentaquarks, usamos dois tipos de campos interpolantes contendo dois diquarks altamente correlacionados. Obtemos as massas consistentes com os dados experimentais, porém esta regra de soma têm uma grande contribuição do contínuo e a OPE não é muito boa. Obtivemos uma largura de decaimento compatível com os valores experimentais desde que sejam subtraídos diagramas que representam a \" \'teta\' POT.+\" como um estado ligado K - n. No estudo do vértice vertice J/ \'psi\' \"DD POT.*\" calculamos o fator de forma e a constante de acoplamento, considerando três casos: D off-shell, \"D POT.*\" off-shell e J/ \'psi\' off-shell. A constante de acoplamento é a mesma nesses três casos, porém o fator de forma depende da escolha da partícula off-shell, onde para a J/ \'psi\' off-shell o fator de forma é bem mais duro que o fator de forma obtido para os outros casos. Também comparamos os nossos resultados com outros métodos: o modelo de quark méson constituintes e o modelo de quarks relativísticos constituintes / We use the QCD sum rules to obtain the masses of the pentaquarks _+(1540) and _−−(1862), _+ decay width and the coupling constant and the form factor for the J/ DD* vertex.In the study of the pentaquarks, we use two kinds of interpolating fields, containing two highly correlated diquarks. We get the masses in a good agreement with the experimental value, but this sum rule has a large continuuum contribution and the OPE convergence is not so good. We get the decay width compatible with the experimental value, since we subtract the diagrams that represent _+ as a K − n bound state. In the study of J/ DD* vertex, we calculate the form factor and the coupling constant considering three cases: D off-shell, D* off-shell and J/ off-shell. The coupling constant is the same in those three cases, however the form factor depends on the choice of the particle off-shell, where for the J/ off-shell the form factor is much harder than the form factor obtained for the other cases. We also compare our results with other methods: the constituent quark meson model and the relativistic constituent quark model.

Usamos as regras de soma da QCD para obter a massa dos pentaquarks \" \'teta\' POT.+\"(1540) e \"\'ksi\' POT.--\" (1862), a largura de decaimento da \"\'teta\' POT.+\" e a constante de acoplamento e fator de forma presentes no vertice J/ \'psi\' \"DD POT.*\". No estudo dos pentaquarks, usamos dois tipos de campos interpolantes contendo dois diquarks altamente correlacionados. Obtemos as massas consistentes com os dados experimentais, porém esta regra de soma têm uma grande contribuição do contínuo e a OPE não é muito boa. Obtivemos uma largura de decaimento compatível com os valores experimentais desde que sejam subtraídos diagramas que representam a \" \'teta\' POT.+\" como um estado ligado K - n. No estudo do vértice vertice J/ \'psi\' \"DD POT.*\" calculamos o fator de forma e a constante de acoplamento, considerando três casos: D off-shell, \"D POT.*\" off-shell e J/ \'psi\' off-shell. A constante de acoplamento é a mesma nesses três casos, porém o fator de forma depende da escolha da partícula off-shell, onde para a J/ \'psi\' off-shell o fator de forma é bem mais duro que o fator de forma obtido para os outros casos. Também comparamos os nossos resultados com outros métodos: o modelo de quark méson constituintes e o modelo de quarks relativísticos constituintes / We use the QCD sum rules to obtain the masses of the pentaquarks _+(1540) and _−−(1862), _+ decay width and the coupling constant and the form factor for the J/ DD* vertex.In the study of the pentaquarks, we use two kinds of interpolating fields, containing two highly correlated diquarks. We get the masses in a good agreement with the experimental value, but this sum rule has a large continuuum contribution and the OPE convergence is not so good. We get the decay width compatible with the experimental value, since we subtract the diagrams that represent _+ as a K − n bound state. In the study of J/ DD* vertex, we calculate the form factor and the coupling constant considering three cases: D off-shell, D* off-shell and J/ off-shell. The coupling constant is the same in those three cases, however the form factor depends on the choice of the particle off-shell, where for the J/ off-shell the form factor is much harder than the form factor obtained for the other cases. We also compare our results with other methods: the constituent quark meson model and the relativistic constituent quark model.

In the Jefferson Lab E12-16-007 (J/psi-007) experiment we measured the differential J/psi photo-production cross section as a function of photon energy, E_gamma and Mandelstam variable t - the momentum transfer from the initial photon to the produced J/psi - in the energy region where all the charm pentaquark states were discovered by the LHCb (Large Hadron Collider beauty) collaboration. The J/psi-007 experiment was conducted in the experimental Hall C of the Thomas Jefferson National Accelerator Facility using a high-intensity real photon beam generated by a 10.6 GeV incident electron beam traversing a copper radiator upstream of a liquid hydrogen target. Two arm spectrometers of Hall C, HMS (High Momentum Spectrometer), and SHMS (Super High Momentum Spectrometer) were used to detect the e+ e- di-lepton J/psi decay pairs in coincidence. The spectrometers' four momentum and angle settings scanned a photon beam energy range between 9.1 and 10.6 GeV and |t| up to 5 GeV^2. An enhanced sensitivity to the s-channel resonant J/psi photo-production was achieved by optimizing the spectrometer settings at a higher t region where the non-resonant standard t-channel J/psi production cross section is strongly suppressed. No evidence for pentaquarks was observed and, the cross section upper limits for each LHCb pentaquark candidate were determined and are presented in this document. / Physics

Nesta tese obtemos, de um ponto de vista matemáticamente rigoroso, a parte inferior do espectro de energia-momento de dois modelos de teorias quânticas de campo com tempo imaginário em redes de dimensão $d+1$ (resultados explícitos para o caso $d = 3$ e matrizes de Dirac) que contém férmions: um modelo puramente fermiônico com interação quártica nos campos fermiônicos de $N$ componentes (modelo de Quatro-Férmions) e um modelo de cromodinâmica quântica. Para o modelo de Quatro-Férmions, $\\kappa$ é o parâmetro de hopping, $M_0$ é a massa bare dos férmions e $\\lambda$ é o parâmetro de interação. Uma expansão de polímeros garante a existência das funções de correlação no limite termodinâmico, na região onde $|\\frac{\\kappa}|$ é pequeno. A análise do espectro é baseada em representações espectrais para funções de correlação de dois e quatro férmions. A análise das funções de correlação adequadas é simplificada pelo uso de simetrias, em particular, de uma {\\em nova} simetria de Reflexão Temporal que aparece no nível das funções de correlação. A determinação do espectro é executada através de um estudo detalhado das taxas de decaimento das funções de correlação. Até próximo ao limiar de três partículas, o espectro de energia e momento exibe curvas de dispersão isoladas que são identificadas com partículas e estados ligados de duas partículas. No subespaço de uma partícula, o espectro consiste em uma curva de dispersão isolada. A massa da partícula é de ordem $-\\ln \\kappa$. O espectro de duas partículas aparece como soluções de uma equação de Bethe-Salpeter, resolvida primeiro em uma aproximação em escada. O espectro de duas partículas contém uma banda de duas partículas livres de largura finita. A existência de estados ligados acima ou abaixo da banda de duas partículas depende do fato do modelo apresentar ou não dominação gaussiana. Um parâmetro $\\aleph$ é dado para medir a dominação gaussiana. Para $\\aleph=0$, nenhum estado ligado ocorre. Para $\\aleph>0$, o estado ligado ocorre abaixo da banda de duas partículas. Para $\\aleph<0$, o estado ligado aparecem acima desta banda. Os resultados obtidos nesta aproximação em escada podem ser estendidos para o modelo completo através de um controle rigoroso das contribuições que diferenciam essas duas situações. Em uma segunda parte, idéias análogas são aplicadas para analisar o espectro do modelo de cromodinâmica quântica. Em particular, nós mostramos a existência dos pentaquarks no regime de acoplamento forte (acoplamento entre as plaquetas $0 <\\beta= \\frac{g^2_0} \\ll \\kappa $). O modelo possui simetria de calibre $SU(3)_c$ e de sabor $SU(2)_f$. Os pentaquark revelados são superposições de estados ligados de mésons e bárions. Apenas estados com um número ímpar de férmions e abaixo do limiar de energia meson-bárion são considerados. O pentaquark é determinado usando uma aproximação em escada para uma equação Bethe-Salpeter. Na ordem dominante em $\\beta$, a massa deste estado é aproximadamente $-5 \\ln\\kappa$ e sua energia de ligação é de ordem $\\textrm(\\kappa^2)$. O estado mais fortemente ligado tem isospin $I=\\frac$. Para $I=\\frac$ não há estados ligados. Estes resultados mostram uma dependência nos spins dos méson e bárion. Esta análise mostra que um potencial de troca de quark-anti-quark de $\\textrm(\\kappa^2)$ é a interação dominante, mas não há uma interpretação de troca de mésons. / In this thesis, we obtain, from a mathematically rigorous point of view, the low-lying energy-momentum spectrum of two $3+1$ dimensional imaginary time lattice quantum filed theory with fermion fields (we give explicit results for the case $d = 3$ and Dirac matrices): a pure fermionic model with quartic interaction in the $N$-component fermion field and a quantum chromodynamics model. For the Four-Fermion model, $\\kappa$ denotes the hopping parameter, $M_0$ the fermion bare mass and $\\lambda$ the interaction parameter. A polymer expansion show the existence of the model correlation functions in the thermodynamic limit, in the region where $|\\frac{\\kappa}|$ is small enough. The analysis of the spectrum is based on spectral representations of two- and four- point correlation functions. The analysis of such adequate correlation functions is simplified by the help of symmetries, in particular, by a {\\em new} Time Reflection symmetry, which appear in the level of correlation functions. The exact determination of the spectrum is done using a detailed study of the decay rates of the correlations. Up to near the 3 particle threshold, the energy-momentum spectrum exhibits isolated dispersion curves that are identified as particles and bound states. In the one-particle subspace, the spectrum consist in just a isolated dispersion curve. The mass of the associated particle is of order $-\\ln \\kappa$. The two-particle spectrum shows up as solutions of a Bethe-Salpeter equation, which is solved first in a ladder approximation. The two-particle spectrum contains a two free particles band of finite width. The existence of bound states above or below the band depends on wherever the model Gaussian domination holds. A parameter $\\aleph$ is given to measure the Gaussian domination. For $\\aleph=0$, no bound state occurs. For $\\aleph>0$, a bound state appears bellow the two-particles band. For $\\aleph<0$, the bound state appears above this band. The result obtained in this ladder approximation can be extended to the full model by a rigorous control of the contributions that differ these two cases. In a second part, analog ideas are applied to analyze the spectrum of a quantum chromodynamics model. In particular, we show the existence of pentaquarks in the strong coupling regime (plaquette coupling $0 <\\beta= \\frac{g^2_0} \\ll \\kappa $). The model has a $SU(3)_c$ gauge symmetry and a $SU(2)_f$ flavor symmetry. The reveled pentaquarks are superpositions of meson-baryon bound states. Only states with an odd number of fermions and bellow the meson-baryon threshold are considered. The pentaquark are determined using a ladder approximation to the Bethe-Salpeter equation. In the dominant order in $\\beta$, the bound state mass is $\\approx -5 \\ln\\kappa$ and the binding energy is of order $\\textrm(\\kappa^2)$. The most strongly bounded bound state has isospin $I=\\frac$. For $I=\\frac$, there is no bound state. These results shows a dependence in the spins of the meson and baryon. This analysis show that a $\\textrm(\\kappa^2)$ quark-anti-quark exchange potential is the dominant interaction, although there is not a meson exchange interpretation.

Nesta tese obtemos, de um ponto de vista matemáticamente rigoroso, a parte inferior do espectro de energia-momento de dois modelos de teorias quânticas de campo com tempo imaginário em redes de dimensão $d+1$ (resultados explícitos para o caso $d = 3$ e matrizes de Dirac) que contém férmions: um modelo puramente fermiônico com interação quártica nos campos fermiônicos de $N$ componentes (modelo de Quatro-Férmions) e um modelo de cromodinâmica quântica. Para o modelo de Quatro-Férmions, $\\kappa$ é o parâmetro de hopping, $M_0$ é a massa bare dos férmions e $\\lambda$ é o parâmetro de interação. Uma expansão de polímeros garante a existência das funções de correlação no limite termodinâmico, na região onde $|\\frac{\\kappa}|$ é pequeno. A análise do espectro é baseada em representações espectrais para funções de correlação de dois e quatro férmions. A análise das funções de correlação adequadas é simplificada pelo uso de simetrias, em particular, de uma {\\em nova} simetria de Reflexão Temporal que aparece no nível das funções de correlação. A determinação do espectro é executada através de um estudo detalhado das taxas de decaimento das funções de correlação. Até próximo ao limiar de três partículas, o espectro de energia e momento exibe curvas de dispersão isoladas que são identificadas com partículas e estados ligados de duas partículas. No subespaço de uma partícula, o espectro consiste em uma curva de dispersão isolada. A massa da partícula é de ordem $-\\ln \\kappa$. O espectro de duas partículas aparece como soluções de uma equação de Bethe-Salpeter, resolvida primeiro em uma aproximação em escada. O espectro de duas partículas contém uma banda de duas partículas livres de largura finita. A existência de estados ligados acima ou abaixo da banda de duas partículas depende do fato do modelo apresentar ou não dominação gaussiana. Um parâmetro $\\aleph$ é dado para medir a dominação gaussiana. Para $\\aleph=0$, nenhum estado ligado ocorre. Para $\\aleph>0$, o estado ligado ocorre abaixo da banda de duas partículas. Para $\\aleph<0$, o estado ligado aparecem acima desta banda. Os resultados obtidos nesta aproximação em escada podem ser estendidos para o modelo completo através de um controle rigoroso das contribuições que diferenciam essas duas situações. Em uma segunda parte, idéias análogas são aplicadas para analisar o espectro do modelo de cromodinâmica quântica. Em particular, nós mostramos a existência dos pentaquarks no regime de acoplamento forte (acoplamento entre as plaquetas $0 <\\beta= \\frac{g^2_0} \\ll \\kappa $). O modelo possui simetria de calibre $SU(3)_c$ e de sabor $SU(2)_f$. Os pentaquark revelados são superposições de estados ligados de mésons e bárions. Apenas estados com um número ímpar de férmions e abaixo do limiar de energia meson-bárion são considerados. O pentaquark é determinado usando uma aproximação em escada para uma equação Bethe-Salpeter. Na ordem dominante em $\\beta$, a massa deste estado é aproximadamente $-5 \\ln\\kappa$ e sua energia de ligação é de ordem $\\textrm(\\kappa^2)$. O estado mais fortemente ligado tem isospin $I=\\frac$. Para $I=\\frac$ não há estados ligados. Estes resultados mostram uma dependência nos spins dos méson e bárion. Esta análise mostra que um potencial de troca de quark-anti-quark de $\\textrm(\\kappa^2)$ é a interação dominante, mas não há uma interpretação de troca de mésons. / In this thesis, we obtain, from a mathematically rigorous point of view, the low-lying energy-momentum spectrum of two $3+1$ dimensional imaginary time lattice quantum filed theory with fermion fields (we give explicit results for the case $d = 3$ and Dirac matrices): a pure fermionic model with quartic interaction in the $N$-component fermion field and a quantum chromodynamics model. For the Four-Fermion model, $\\kappa$ denotes the hopping parameter, $M_0$ the fermion bare mass and $\\lambda$ the interaction parameter. A polymer expansion show the existence of the model correlation functions in the thermodynamic limit, in the region where $|\\frac{\\kappa}|$ is small enough. The analysis of the spectrum is based on spectral representations of two- and four- point correlation functions. The analysis of such adequate correlation functions is simplified by the help of symmetries, in particular, by a {\\em new} Time Reflection symmetry, which appear in the level of correlation functions. The exact determination of the spectrum is done using a detailed study of the decay rates of the correlations. Up to near the 3 particle threshold, the energy-momentum spectrum exhibits isolated dispersion curves that are identified as particles and bound states. In the one-particle subspace, the spectrum consist in just a isolated dispersion curve. The mass of the associated particle is of order $-\\ln \\kappa$. The two-particle spectrum shows up as solutions of a Bethe-Salpeter equation, which is solved first in a ladder approximation. The two-particle spectrum contains a two free particles band of finite width. The existence of bound states above or below the band depends on wherever the model Gaussian domination holds. A parameter $\\aleph$ is given to measure the Gaussian domination. For $\\aleph=0$, no bound state occurs. For $\\aleph>0$, a bound state appears bellow the two-particles band. For $\\aleph<0$, the bound state appears above this band. The result obtained in this ladder approximation can be extended to the full model by a rigorous control of the contributions that differ these two cases. In a second part, analog ideas are applied to analyze the spectrum of a quantum chromodynamics model. In particular, we show the existence of pentaquarks in the strong coupling regime (plaquette coupling $0 <\\beta= \\frac{g^2_0} \\ll \\kappa $). The model has a $SU(3)_c$ gauge symmetry and a $SU(2)_f$ flavor symmetry. The reveled pentaquarks are superpositions of meson-baryon bound states. Only states with an odd number of fermions and bellow the meson-baryon threshold are considered. The pentaquark are determined using a ladder approximation to the Bethe-Salpeter equation. In the dominant order in $\\beta$, the bound state mass is $\\approx -5 \\ln\\kappa$ and the binding energy is of order $\\textrm(\\kappa^2)$. The most strongly bounded bound state has isospin $I=\\frac$. For $I=\\frac$, there is no bound state. These results shows a dependence in the spins of the meson and baryon. This analysis show that a $\\textrm(\\kappa^2)$ quark-anti-quark exchange potential is the dominant interaction, although there is not a meson exchange interpretation.