Orientador: Gastão Inácio krein / Coorientador: Bruno El-Bennich / Banca: Lauro Tomio / Banca: Juan Pablo Carlomagno / Banca: Sidney dos Santos Avancini / Banca: Kazuo Tsushima / Resumo: Nesta tese empregamos um modelo de interação de contato que preserva simetrias para estudar estrututura hadrônica e matéria de quarks. A interação de contato é uma representação de kernels não perturbativos usados em equações de Dyson-Schwinger e Bethe-Salpeter da Cromodinâmica Quântica (QCD). A ideia básica do modelo está baseada num esquema de subtração que evita passos tradicionais no cálculo de de integrais divergentes que invariavelmente levam a violações de simetrias. Em temperatura zero, as equações de Dyson-Schwinger equation para os propagadores dos quarks u; d; s and c são resolvidas e amplitudes de estado ligado de Bethe-Salpeter, que respeitam a invariância sob translações espaço-temporais e as identidades de Ward-Takahashi associadas com simetrias globais da QCD, são obtidas para calcular as massas e as constantes de decaimento eletrofracas dos mésons pseudoscalares π; K, D e Ds e dos mésons vetorias ρ, K*, D* e Ds*. As predições do modelo estão em bom acordo com dados experimentais e da QCD na rede. Em adição, estendemos o modelo para temperaturas diferentes de zero; neste caso, o problema de violação de simetrias está restrito apenas às partes puramente divergentes porque os termos que dependem das distribuições térmicas são finitas e não requerem regularização. Finalmente, investigamos a dependência com a temperatura das contribuições das flutuações quânticas quark-π e quark-σ aos coeficientes de transporte de viscosidade de cisalhamento η e volumétrica ζ e as... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In thesis, a symmetry-preserving contact interaction model is used to study hadron structure and quark matter. The contact interaction is a representation of nonperturbative kernels used in Dyson-Schwinger and Bethe-Salpeter equations of Quantum Chromodynamics (QCD). The basic idea of the model is based on a subtraction scheme that avoids standard steps in the evaluation of divergent integrals that invariably lead to symmetry violation. At zero temperature, the Dyson-Schwinger equation is solved for the u; d; s and c quark propagators and the boundstate Bethe-Salpeter amplitudes respecting spacetime-translation invariance and the Ward-Green-Takahashi identities associated with global symmetries of QCD are obtained to calculate masses and electroweak decay constants of the pseudoscalar π; K, D and Ds and vector ρ, K*, D*, and Ds* mesons. The predictions of the model are in good agreement with available experimental and lattice QCD data. In addition, we extend the model to nonzero temperature; here, the problem of symmetry violation is associated only with the purely divergent parts because the effects due to the termal distributions are finite and do not need regularization. We compute the temperature dependence of the masses and decay constants of the pseudoscalar mesons considered here. Finally, we have investigated the temperature dependence of the contributions of quark-π and quark-σ quantum fluctuations to the transport coefficients of shear η and bulk ζ viscosities and t... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Fernanda Monti Steffens / Banca: Sandra dos Santos Padula / Banca: Jun Takahashi / Banca: Eduardo Souza Fraga / Banca: Manuel Máximo Bastos Malheiro de Oliveira / Resumo: O problema da inconsistência termodinâmica do modelo de quase-partículas foi parcialmente resolvido por Gorenstein e Yang há quase duas décadas. Entretanto sua solução mostra-se como uma solução particular para o problema da inconsistência termodinâmica. Este trabalho apresenta a solução geral para o modelo de quase-partículas a partir da generalização da solução de Gorenstein-Yang, estudando-se assim o modelo de quase-partículas em dois cenários diferentes: para o caso onde este é formado apenas por bósons, e quando é formado por bósons mais férmions e anti-férmions. Para o caso bosônico assume-se os bósons não-massivos, em um sistema à temperatura finita e potencial químico nulo, obtendo então sua solução termodinâmica geral. A partir desta utiliza-se uma solução particular para descrever a matéria desconfinada, o Plasma de Glúons, e compara-se esta solução com os dados provenientes de QCD na rede para pressão, entropia e energia interna. Estuda-se também a solução geral para um sistema à temperatura e potencial químico finitos formado por férmions, anti-férmions e bósons. O limite assintótico destas soluções também é analisado. Uma solução particular, análoga à utilizada no caso apenas de bósons, é utilizada para descrever os resultados de QCD na rede, para um Plasma de Quarks e Glúons. Este formalismo permite descrever o Plasma de Quarks e Glúons em toda região de desconfinamento. Seja no caso bosônico, ou no caso de bósons e férmions, encontra-se uma solução mais simples que a de Gorenstein-Yang para descrever o QGP / Abstract: The thermodynamics quasi-particle problem was partially solved by Gorenstein and Yang. Nevertheless, its solution is a particular solution of the thermodynamic inconsistency problem. In this work the thermodynamics of the quasi-particle model is studied from a generalization of the Gorenstein-Yang solution. This work is split in two parts: For the case of finite temperature and vanishing chemical potential for non-massive bosons, and for finite temperature and Chemical potential of anti-fermions, fermions plus bosons. For the boson case is computed the thermodynamical general solution and from it, a particular solution it is used to describe the deconfined matter, Gluon Plasma. This solution is compared to QCD lattice data, thus the pressure, entropy and internal energy can be fitted. Also is developed the solution for a system composed by fermions, antifermions and gluons. An analogue solution to boson case it is used to describe the real case, the Quark Gluon Plasma. It is shown that solution is able to describe the lattice data. This general formalism allows study the QGP in all deconfined region. Whether in the bosonic case, or in bosonic plus fermionic case, it is found a simpler solution than the Gorenstein-Yang / Doutor

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Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-01-05T03:07:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336699.pdf: 7952369 bytes, checksum: 9ffaf76e278c04d24d3154bac06754d1 (MD5) Previous issue date: 2015 / Neste trabalho investigamos as transições de fase na matéria de quarks magnetizada usando o modelo de NJL com dois sabores na presença de acoplamento vetorial repulsivo (GV). Verificamos que a contribuição vetorial produz o encolhimento da linha de transição de primeira ordem e pode favorecer o mecanismo de back-bending no regime de acoplamento forte. Este fato permite conciliar alguns resultados da rede com as previsões teóricas sobre a existência de um ponto crítico no diagrama de fases da QCD. Analisamos como a ação de um campo magnético (B) intenso na matéria de quarks tende a fortalecer a região de primeira ordem e que também determina um padrão oscilatório na densidade. Concluímos que os efeitos opostos do acoplamento vetorial e do campo magnético na restauração da simetria quiral levam a um desdobramento de múltiplas fases magnetizadas. A ação combinada de B e GV pode originar linhas de coexistência no diagrama de fases que apresentam um comportamento exótico similar ao observado para a transição sólido-líquido da água. Mostramos como a influência da repulsão vetorial deve estabilizar fases magnéticas de densidade intermediária e que certas combinações dos parâmetros B e GV determinam pontos triplos no diagrama de fases. Exploramos as propriedades magnéticas anisotrópicas sobre os quarks e como a contribuição vetorial deve afetar a magnetização induzida determinando um comportamento diamagnético para o sistema.<br> / Abstract : In this work we investigate the phase diagram of dense magnetizedquark matter in the framework of the two-flavor Nambu-Jona-Lasiniomodel when a repulsive vector coupling (GV ) is present. We verifythat the vector contribution could shrink the first order transition lineand can support the back-bending mechanism under a strong couplingregime. This result allows one to conciliate some lattice results withtheoretical predictions about the existence of a critical point in theQCD phase diagram. Our analysis shows how an intense magnetic field(B) acts in the quark matter, strengthening the coexistence region inthe phase diagram and setting an oscillatory pattern in density values.The opposite effect of the vector coupling and magnetic field in thechiral symmetry restoration leads to a splitting of multiple magneticphases. The combined action of B and GV gives rise to coexistencelines which can render an exotic behavior resembling the solid-liquidtransition observed in the water phase diagram. We show how thevector repulsion stabilizes the intermediary magnetic phases and thatcertain B and GV parametric combinations can cause a triple point toappear in the phase diagram. We also study the anisotropic propertiesof magnetized quark matter and how the vector-like contribution affectsthe induced magnetization leading to a diamagnetic behavior.

Orientador: Alfredo Pio Noronha Rodrigues Galeão / Banca: Diógenes Galetti / Banca: Brett V. Carlson / Resumo: Utilizamos o modelo hidrodinâmico de emissão contínua de partículas para estudar vários dados experimentais do SPS/CERN. Dados sobre razões de partículas estranhas das colaborações WA85 e WA97 são usados para determinar um conjunto de condições iniciais para o fluxo hidrodinâmico. Testamos a autoconsistência do modelo estudando outros dados experimentais com as mesmas condições iniciais que reproduziram as razões de partículas estranhas. Mostramos que os espectros em massa transversal de NA35, WA85, NA49 e WA97 podem ser bem reproduzidas. A grande vantagem dessa abordagem (além de ser corroborada pelos modelos microscópicos) é que ela pode resolver, de um modo natural, alguns dos problemas enfrentados pelo modelo usual de freeze-out: possíveis altas densidades de partículas, pequena abundância de píons e temperatura incorreta do 'ômega' / Abstract: We use the hydrodynamical model of continuous particle emission to study several ex- perimental data from SPS/CERN. Data on strange particle ratios from WA85 and WA97 Collaborations are used to determine a set of initial conditions for the hydrodynamical flow. We test the self-consistency of the model by studying several other experimental data by using the same initial conditions that reproduce strange particle ratios. We show that the transverse mass spectra from WA35, WA85, NA49 and WA97 can be well repro- duced. We also reproduce particle abundances, including the tt one. The big advantage of this approach (in addition to being corroborated by microscopical models) is that it may solve, in a natural way, some of the problems met by the standard hydrodynamical approach with sudden freeze-out: possible too high densities, too small pion abundance and wrong 'ômega' temperature / Mestre

L'expérience ALICE au LHC va étudier dès 2010 le plasma de quarks et de gluons (QGP), état de la matière dans lequel les quarks et les gluons sont déconfinés. Le travail présenté ici a été effectué au sein de la collaboration ALICE, dans le but de préparer l'analyse des futures données expérimentales. Outre une approche théorique du QGP et de la symétrie chirale, nous y développons trois aspects expérimentaux : le sous-détecteur V0, l'étude des mésons de basses masses et la déconvolution. Tout d'abord, nous détaillons les mesures de luminosité et de multiplicité réalisables avec le V0. Ensuite, nous développons l'étude des dimuons dans le spectromètre à muons. Nous nous concentrons en particulier sur les mésons de basses masses : le rho, le omega et le phi. Enfin, nous présentons une façon d'améliorer les données du spectromètre : la déconvolution de Richardson-Lucy. / The ALICE experiment at LHC will study from 2010 the quark-gluon plasma (QGP), phase of the matter in which quarks and gluons are deconfined. The work presented here was done within the ALICE collaboration, for preparing the analysis of the incoming experimental data. Besides a theoretical approach of the QGP and of the chiral symmetry, we develop three experimental aspects: the V0 sub-detector, the study of the low mass mesons and the deconvolution. First, we detail the measures of luminosity and multiplicity that can be done with the V0. We then develop the study of the dimuons in the muon spectometer. We concentrate on the low masses mesons: the rho, the omega and the phi. Finally, we present a method for improving the spectrometer data: the Richardson-Lucy deconvolution.

O principal objetivo deste trabalho foi obter a produção das partículas estranhas K0, e em colisões entre íons pesados relativísticos para ÖsNN = 62.4 GeV, bem como estudar o comportamento sistemático dessa produção em função da energia. Para isso, utilizamos os dados provenientes da colisão de íons pesados relativísticos obtidos pelo experimento STAR do RHIC. O objetivo deste trabalho também foi o de estudar dois estágios específicos da evolução do fireball formado nessas colisões: os chamados freeze-out químico e térmico. Estes estágios (ou fases) foram estudadas a partir das razões entre diversas partículas e da distribuição de momento transversal das mesmas, comparando os resultados com previsões e ajustes de modelos térmicos, a fim de avaliar possíveis efeitos da formação de um Plasma de Quarks e Gluons (QGP) em equilíbrio térmico sobre os hádrons medidos pelo experimento. O freeze-out químico foi estudado a partir das razões entre abundâncias de partículas produzidas na colisão, que foram comparadas a ajustes de um modelo térmico que trata o fireball como um gás de hádrons em equilíbrio (THERMUS) e aos resultados de um modelo que não assume esse equilíbrio (SHM). Com essa abordagem, verificamos que o modelo THERMUS ajusta bem os dados experimentais para uma ampla faixa de energias de colisão, principalmente para 62.4 GeV. Os parâmetros termodinâmicos obtidos foram estudados em função da energia para verificarmos se há um comportamento suave do sistema ou mudanças abruptas. O estudo indicou que esse comportamento é suave com a energia. Ainda neste estudo do freeze-out químico, comparamos os resultados do modelo THERMUS com os resultados do modelo que considera o não ? equilíbrio químico, o SHM. Nesta comparação, a razão apresentou um comportamento interessante, sugerindo que a energias mais baixas o sistema se comporta conforme a prescrição do modelo SHM, enquanto que o modelo que considera o fireball como um gás de hádrons em equilíbrio, novamente, demonstrou melhor compatibilidade a energias mais altas, reafirmando aqui a indicação de uma possível formação de um sistema termalizado. O freeze-out cinético/térmico foi estudado com os espectros de momento transversal, considerando um modelo fenomenológico inspirado na hidrodinâmica. Os resultados mostram que eventos mais centrais apresentam uma velocidade de expansão maior e uma temperatura menor, condizente com uma fonte que tem um gradiente de pressão maior. Também foi observado que a partícula ? apresenta sempre uma temperatura maior que as outras partículas (p, ?, ?) indicando um desacoplamento anterior dessas partículas em relação às outras. Finalmente, estudamos a utilização do SVT para a reconstrução de V0s, procurando compreender a maneira correta de se utilizar este detector na análise. Os resultados mostram que a utilização desse detector pode levar a uma melhora na eficiência e na pureza durante a reconstrução dessas partículas. / The main goal of this work was to measure the production of the singly strange particles, such as K0, and in Au+Au collisions at ?sNN = 62.4 GeV, inserting these results in a systematic energy scan study. The data were obtained from the STAR detector, one of the RHIC experiments. In addition, we have used the particle production in these collision to study two specific stages of the fireball evolution: the chemical and kinetic freeze-outs. These two stages were studied comparing the ratio between different particles (strange or not) and also the transverse momentum distribution with thermal models fits in order to check possible effects of equilibrated Quark Gluon Plasma (QGP) in the hadron production. The chemical freeze-out was studied comparing the ratios between particles produced in the collision with two different thermal models: one which assumes a equilibrated hadron gas (THERMUS) and another one which assumes a possible non-equilibrated system (SHM). The experimental data were well described by the THERMUS model fit in a great range of energy collisions, mainly at 62.4 GeV. The thermodynamic parameters had been studied as function of the energy in order to verify if it has a smooth or abrupt behavior. The result indicated that this behavior is very smooth with energy. We also compared these results with SHM\'s predictions and, in this comparison, the ratio presented an interesting behavior, suggesting that at low energies the fireball consists of a non-equilibrated system, such as described by SHM model, whereas the model that considers the fireball as a equilibrated hadron gas. The kinetic freeze-out was studied with the transverse momentum spectra using a hydrodynamics inspired model. The results indicate that for the most central events there is a higher expanding velocity and a lower freeze-out temperature. It was also observed that for the particle, the freeze-out temperature is higher than the one for other particles (?, K, p) indicating an earlier decoupling of these particles from the fireball. Finally, we have studied the inclusion for the SVT in the V0 reconstruction analysis, trying to optimize this detector usage in the analysis. The results show that the inclusion of this detector in the analysis can improve the efficiency and purity of the V0 reconstruction in the STAR experiment.

The aim of relativistic heavy-ion collisions is to investigate the properties of the Quark-Gluon Plasma (QGP) phase, that is achieved at high-enough temperatures and/or densities. In this context, light on heavy-ion collisions (e. g. p-Pb) are used to assess Cold Nuclear Matter effects (CNM), while elementary hadronic collisions (e. g. proton-proton) provide tests for QCD (Quantum Chromodynamics) based calculations and baseline for studies with heavy- ions. Heavy quarks, i. e. charm and beauty, are very convenient in the characterization of the QGP. They are produced via initial hard parton-parton scatterings at the early stages of the collision and, therefore, they are a self-generated probe for the system created in the reaction. In this work the angular correlation between electrons from heavy-flavour hadron decays and charged particles was studied in pp (2.76 and 7 TeV) and p-Pb (5.02 TeV) collisions at the CERN Large Hadron Collider, using the ALICE detector. The correlation strengths were evaluated as a function of multiplicity in p-Pb collisions. In pp collisions the relative beauty (and charm) contribution to the total heavy-flavour decay electron yield was estimated using the measured correlation distribution and Monte Carlo templates. / O próposito de colisões entre íons pesados relativísticos é investigar as propriedades do plasma de quarks e gluons (QGP, do inglês Quark-Gluon Plasma). A transição de fase, de um estado hadrônico para o QGP, ocorre em regimes onde a temperatura e/ou densidade atingem um valor suficientemente alto. Neste contexto, colisões entre íons pesados e leves (por exemplo, p-Pb) permitem acessar efeitos devido à matéria nuclear fria (CNM, do inglês Cold Nuclear Matter) e colisões elementares (por exemplo, próton-próton) são usadas como referência para estudos com íons pesados, além de proporcionarem testes para cálculos de QCD perturbativa. Quarks pesados, isto é charm e bottom, são ferramentes muito convenientes no estudo e caracterização do QGP. Essas partículas são produzidas através de espalhamento duro nos instantes iniciais da colisão e, portanto, elas atuam como uma sonda externa para o sistema criado na reação. Esse trabalho consiste no estudo da correlação angular entre elétrons oriundos de quarks pesados e partículas carregadas, em colisões pp (2.76 e 7 TeV) e p-Pb (5.02 TeV), no acelerador LHC (do inglês Large Hadron Collider) do CERN, usando o detector ALICE (do inglês A Large Ion Collider Experiment). A distribuição angular mencionada foi medida em função da multiplicidade do evento, no caso de colisões p-Pb. Em colisões pp, a contribuição relativa de quarks charm e bottom para o total de elétrons provenientes de quarks pesados foi estimada usando a função de correlação obtida.

Neste trabalho são reportadas medidas realizadas no detector PHENIX do RHIC sobre J/Psi em colisões p+p e Au+Au a s^(1/2) = 200 GeV na região de rapidez central e Psi\' em colisões p+p nas mesmas condições. As medidas incluem a dependência com o momento transverso da produção de charmônio e o fator de modificação nuclear de J/Psis para vários regimes de centralidade de colisão. / This work reports measurements done by the PHENIX detector at RHIC about J/Psi in p+p and Au+Au collisions at s^(1/2) = 200 GeV in the mid-rapidity range and Psi\' in p+p collisions in the same conditions. The measurements include the transverse momentum dependence of charmonium production and J/Psi nuclear modification factor in different centrality regimes.

O plasma de quarks e glúons é um assunto que vem sendo muito estudado nos últimos anos, devido ao advento dos colisores de partículas modernos e os avanços nas pesquisas relacionadas a estrelas compactas. Assim, nesta tese tivemos como objetivo principal o estudo deste plasma. Para isto, aprimoramos uma equação de estado desenvolvida pelo nosso grupo, na qual foi adicionada a interação com um campo magnético constante. De posse desta nova equação de estado, que é formulada a partir da técnica de aproximação de campo médio, fizemos diversas aplicações. Em particular, no estudo de propagação de ondas lineares e não lineares, com o objetivo de verificar se a causalidade e estabilidade são respeitadas. Resolvemos a equação de Tolman-Oppenheimer-Volkoff para obter o diagrama massa-raio para uma estrela de quarks compacta. Estudamos como é a evolução temporal do Universo primordial resolvendo as equações de Friedmann e a evolução temporal de bolhas do plasma de quarks e glúons no gãs de hádrons (e também de bolhas de gás de hádrons no plasma de quarks e glúons) utilizando a equação de Rayleigh-Plesset relativística. / The quark gluon plama is a subject that has been actively studied in recent years, due to the advent of modern particle colliders and advances in research related to compact stars. Thus, in this thesis we had as main goal the study of this plasma. For this, we improved an equation of state developed by our group, where an interaction with a constant magnetic field was added. With this new equation of state, which is formulated from the mean field approximation technique, we made several applications. As in the study of propagation of linear and non-linear waves, with the goal of verifying whether the causality and stability are respected. We solved the Tolman-Oppenheimer-Volkoff equation to obtain the mass-radius diagram for a compact quark star. We study how the temporal evolution of the primordial Universe by solving Friedmanns equations and the temporal evolution of bubbles of quark gluon plasma in a hadrons gas (and also of bubbles of hadrons gas in a quark gluon plasma) using the relativistic Rayleigh-Plesset equation.