Thesis (M.S.)--Texas State University-San Marcos, 2008. / Vita. Appendices: leaves 132 -234. Includes bibliographical references (leaves 235-236). Also available on microfilm.

Thesis (Ph. D.)--Michigan State University. Dept. of Physics and Astronomy, 2008. / Title from PDF t.p. (viewed on Mar. 30, 2009). Includes bibliographical references (p. 137-146). Also issued in print.

Thesis (Ph. D.)--Carleton University, 2003. / Includes bibliographical references (p. 138-146). Also available in electronic format on the Internet.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 1997. / Vita. Includes bibliographical references (p. [100]-109).

Thesis (Ph.D.)--University of Oregon, 2006. / Typescript. Includes vita and abstract. Includes bibliographical references (leaves 415-429). Also available for download via the World Wide Web; free to University of Oregon users.

Numa colisão hadrônica em altas energias, a densidade de quarks e glúons dentro do hádron cresce rapidamente, o que leva também ao crescimento das seções de choque. Esse comportamento, previsto pela Cromodinâmica Quântica (QCD), foi revelado experimentalmente pela primeira vez através das medidas do espalhamento profundamente inelástico (DIS) elétron-próton, o processo mais simples que descreve as propriedades da QCD no regime de altas energias. No formalismo de dipolos, as seções de choque do DIS podem ser expressas em termos da amplitude de espalhamento dipolo-próton, cuja evolução com a energia é descrita pela QCD perturbativa por meio de equações de evolução não-lineares. A mais simples dessas equações é a equação de Balitsky-Kovchegov (BK), que consiste em uma aproximação de campo médio das equações de Balitsky-JIMWLK e cujas principais propriedades são extraídas no espaço de momentum. A partir dessas propriedades, desenvolvemos o modelo AGBS para a amplitude de espalhamento dipolo-próton no espaço de momentum. Esse modelo fenomenológico é utilizado para descrever medidas do espalhamento profundamente inelástico (DIS) da função de estrutura do próton F2. A descrição dos dados mais recentes do DIS é realizada através do procedimento de ajuste e inclui a contribuição de quarks pesados. Uma análise similar, usando o mesmo modelo e o mesmo conjunto de dados de F2, inclui o efeito das flutuações no número de glúons, cuja importância foi descoberta apenas recentemente. Devido à complexidade das equações da QCD para as amplitudes, alguns modelos simples de partículas têm sido desenvolvidos com o objetivo de compreender melhor a evolução e o espalhamento na QCD em altas energias. Na segunda parte da tese, desenvolvemos um desses modelos, um modelo estocástico (1+1)-dimensional, que reproduz a evolução e espalhamento na QCD em altas energias, no caso com parâmetro de impaco fixo. Uma das dimensões corresponde à rapidez, enquanto a outra corresponde ao logaritmo do inverso do tamanho transversal de um dipolo. O modelo exibe um mecanismo de saturação similar à saturação gluônica na QCD, assim como todas as características qualitativas esperadas na QCD, tanto em relação aos aspectos de campo médio como aos efeitos de flutuações com parâmetro de acoplamento fixo. O modelo se encontra na classe de universalidade do processo de reação-difusão, como também esperado para a QCD. As equações de evolução para as amplitudes geradas por este modelo aparecem como uma extensão natural das equações Balitsky-JIMWLK da QCD, nas quais o alvo e o projétil são tratados simetricamente. / In a high energy hadron collision the density of quarks and gluons inside the hadron grows fast , which leads to the growth of the cross sections. This behaviour, predicted by Quantum Chromodynamics (QCD), was experimentally revealed for the first time through the measurements of electron-proton deep inelastic scattering (DIS), the simplest process which describes the properties of QCD in the high energy regime. Within the dipole picture, the DIS cross sections can be expressed in terms of the dipoleproton scattering amplitude, whose evolution with energy is described by perturbative QCD through nonlinear evolution equations. The simplest of them is the Balitsky-Kovchegov (BK) equation, which consists in a mean field approximation of the Balitsky-JIMWLK equations and whose main properties are extracted in momentum space. From these properties, we develop the AGBS model for the dipole-proton scattering amplitude in momentum space. This phenomenological model is used to describe measurements of deep inelastic scattering (DIS) of the F2 proton structure function. The description of the most recent DIS data is done by the fitting procedure and includes heavy quark contribution. A similar analysis, using the same model and the same data set, includes the effect of the gluon number fluctuations, whose importance has been only recently discovered. Because of the complexity of the QCD equations for the amplitudes, some simple particle models have been developed aiming to better understand the evolution and scattering in QCD at high energies. In the second part of the thesis, we develop one of these models, a (1+1)-dimensional stochastic model, which reproduces the QCD evolution and scattering at high energies at fixed impact parameter. One of the dimensions corresponds to rapidity, while the another corresponds to the logarithm of the inverse of the size of a dipole. The model exhibits a saturation mechanism similar to the gluon saturation in QCD, as well as all the qualitative features expected in QCD, concerning both mean field aspects and the effects of fluctuations at fixed coupling. The model appears to be in the universality class of the reaction-diffusion process, as also expected for QCD. The evolution equations for the amplitudes generated by the model appear a natural extension of the QCD Balitsky- JIMWLK equations, in which the target and the projectile are symmetrically treated.

Neste trabalho de tese investigamos o papel de dinâmica perturbativa e não-perturbativa da Cromodinâmica Quântica, a teoria das interações fortes, em processos de produção de quarks pesados e de quarkonium-estados ligados de um par de quarks pesados. Um aspecto importante na produção de quarks pesados consiste no tratamento de ordens mais altas em QCD perturbativa, que abordamos por meio de elementos de matriz QCD em segunda ordem dominante (NLO) e através de um gerador de eventos Monte Carlo, mais útil fenomenologicamente, onde a produção perturbativa de pares Q Q e obtida utilizando elementos de matriz em ordem dominante e a aproximação de chuveiros partônicos de processos em ordens mais altas. Os processos suaves formando estados ligados de quarkonium são descritos em termos do modelo de evaporação de cor (CEM), ou alternativamente através do modelo de interações suaves de cor (SCI) e do modelo da lei das áreas generalizado (GAL). Neste trabalho, calculamos as distribuições em xF e p? para o J= e 0 em hadroprodução em alvo xo e no colisionador p p do Tevatron. Outros observáveis como a seção de choque total para J= , 0 e charme aberto tamb em são reproduzidos. Além disso, extrapolamos os modelos para descrever a produção de J= e no futuro colisionador LHC, onde as taxas de produção de J= estão at e uma ordem de magnitude acima de outra predição da literatura, o qual pode implicar em J= ser um ru do não negligenciável para estudos de violação da simetria CP no LHC. Além disso, com o objetivo de descrever as taxas de produção relativas entre os vários estados de charmonium, desenvolvemos um modelo para o mapeamento do espectro contínuo de massas do par c c produzido perturbativamente, nas ressonâncias de charmonium, onde introduzimos uma correlação entre a massa invariante do par produzido perturbativamente e a massa física do estado de charmonium. Outra abordagem importante ao estudo dos aspectos perturbativos e não-perturbativos da QCD na produção de quarks pesados e o formalismo de fatorização k?, o qual investigamos em processos de fotoprodução de charme e bottom, com ênfase em resultados de um modelo de saturação. Efeitos de evolução DGLAP tamb em são estudados, considerando a derivada da distribuição de glíuons. Analisamos em detalhe seções de choque totais e distribuições em pT , mostrando as regiões de validade de cada descrição. Através do estudo de vários aspectos perturbativos e não-perturbativos da QCD, este trabalho de tese contribui para um melhor entendimento da conexão entre essas duas dinâmicas.

Numa colisão hadrônica em altas energias, a densidade de quarks e glúons dentro do hádron cresce rapidamente, o que leva também ao crescimento das seções de choque. Esse comportamento, previsto pela Cromodinâmica Quântica (QCD), foi revelado experimentalmente pela primeira vez através das medidas do espalhamento profundamente inelástico (DIS) elétron-próton, o processo mais simples que descreve as propriedades da QCD no regime de altas energias. No formalismo de dipolos, as seções de choque do DIS podem ser expressas em termos da amplitude de espalhamento dipolo-próton, cuja evolução com a energia é descrita pela QCD perturbativa por meio de equações de evolução não-lineares. A mais simples dessas equações é a equação de Balitsky-Kovchegov (BK), que consiste em uma aproximação de campo médio das equações de Balitsky-JIMWLK e cujas principais propriedades são extraídas no espaço de momentum. A partir dessas propriedades, desenvolvemos o modelo AGBS para a amplitude de espalhamento dipolo-próton no espaço de momentum. Esse modelo fenomenológico é utilizado para descrever medidas do espalhamento profundamente inelástico (DIS) da função de estrutura do próton F2. A descrição dos dados mais recentes do DIS é realizada através do procedimento de ajuste e inclui a contribuição de quarks pesados. Uma análise similar, usando o mesmo modelo e o mesmo conjunto de dados de F2, inclui o efeito das flutuações no número de glúons, cuja importância foi descoberta apenas recentemente. Devido à complexidade das equações da QCD para as amplitudes, alguns modelos simples de partículas têm sido desenvolvidos com o objetivo de compreender melhor a evolução e o espalhamento na QCD em altas energias. Na segunda parte da tese, desenvolvemos um desses modelos, um modelo estocástico (1+1)-dimensional, que reproduz a evolução e espalhamento na QCD em altas energias, no caso com parâmetro de impaco fixo. Uma das dimensões corresponde à rapidez, enquanto a outra corresponde ao logaritmo do inverso do tamanho transversal de um dipolo. O modelo exibe um mecanismo de saturação similar à saturação gluônica na QCD, assim como todas as características qualitativas esperadas na QCD, tanto em relação aos aspectos de campo médio como aos efeitos de flutuações com parâmetro de acoplamento fixo. O modelo se encontra na classe de universalidade do processo de reação-difusão, como também esperado para a QCD. As equações de evolução para as amplitudes geradas por este modelo aparecem como uma extensão natural das equações Balitsky-JIMWLK da QCD, nas quais o alvo e o projétil são tratados simetricamente. / In a high energy hadron collision the density of quarks and gluons inside the hadron grows fast , which leads to the growth of the cross sections. This behaviour, predicted by Quantum Chromodynamics (QCD), was experimentally revealed for the first time through the measurements of electron-proton deep inelastic scattering (DIS), the simplest process which describes the properties of QCD in the high energy regime. Within the dipole picture, the DIS cross sections can be expressed in terms of the dipoleproton scattering amplitude, whose evolution with energy is described by perturbative QCD through nonlinear evolution equations. The simplest of them is the Balitsky-Kovchegov (BK) equation, which consists in a mean field approximation of the Balitsky-JIMWLK equations and whose main properties are extracted in momentum space. From these properties, we develop the AGBS model for the dipole-proton scattering amplitude in momentum space. This phenomenological model is used to describe measurements of deep inelastic scattering (DIS) of the F2 proton structure function. The description of the most recent DIS data is done by the fitting procedure and includes heavy quark contribution. A similar analysis, using the same model and the same data set, includes the effect of the gluon number fluctuations, whose importance has been only recently discovered. Because of the complexity of the QCD equations for the amplitudes, some simple particle models have been developed aiming to better understand the evolution and scattering in QCD at high energies. In the second part of the thesis, we develop one of these models, a (1+1)-dimensional stochastic model, which reproduces the QCD evolution and scattering at high energies at fixed impact parameter. One of the dimensions corresponds to rapidity, while the another corresponds to the logarithm of the inverse of the size of a dipole. The model exhibits a saturation mechanism similar to the gluon saturation in QCD, as well as all the qualitative features expected in QCD, concerning both mean field aspects and the effects of fluctuations at fixed coupling. The model appears to be in the universality class of the reaction-diffusion process, as also expected for QCD. The evolution equations for the amplitudes generated by the model appear a natural extension of the QCD Balitsky- JIMWLK equations, in which the target and the projectile are symmetrically treated.

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.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:00:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 311322.pdf: 5230146 bytes, checksum: 30f7940fb6addda231c03960c74fb1ca (MD5) / A física de altas energias é um dos campos de pesquisa mais interessantes da física e de maior atividade atualmente, abrangendo fenômenos físicos que vão desde cosmologia até a física de partículas elementares. Nesta última, sua atuação se dá principalmente nos modernos aceleradores de partículas, como o Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) e o Large Hadron Collider (LHC), onde feixes de partículas colidem entre si produzindo inúmeras outras partículas. A Cromodinâmica Quântica é a teoria que descreve a força nuclear forte entre quarks e glúons, que são os formadores dos hádrons e estão confinados no interior dos mesmos. Entretanto, existe a possibilidade de que em regimes de altas energias caracterizados por temperaturas e/ou densidades elevadas estes quarks e glúons passem da fase hadrônica para uma fase desconfinada representada pelo plasma de quarks e glúons. Essa transição de fase tem inúmeras implicações experimentais (algumas delas sendo atualmente testadas no RHIC e no LHC), além de ser importante na descrição dos estágios iniciais do universo e da matéria que compõe as estrelas de nêutrons. Além disso, recentemente tem-se argumentado que espectadores (partículas periféricas que não se envolvem diretamente na colisão) em colisões não centrais de íons pesados podem gerar fortes campos magnéticos na região de colisão, o que pode influênciar as características da transição de fase. No entanto, devido as dificuldades técnicas em se trabalhar diretamente com a QCD, o uso de modelos efetivos que apresentam algumas propriedades e simetrias desta teoria tem crescido significativamente, mostrando-se uma boa alternativa para contornar estas dificuldades. Um dos modelos mais conhecidos é o modelo de Nambu--Jona-Lasinio (NJL), que, na sua versão mais simples, trata a interação entre quarks up e down como sendo pontual, isto é, sem a participação de gluons. Isto facilita em muito os cálculos envolvidos, apesar de restringir o uso do modelo a escalas de energia que sejam compatíveis com esta aproximação. Nesta dissertação faremos uso da versão SU(2) do modelo de NJL em temperaturas e densidades finitas para estudar a transição quiral na matéria de quarks com e sem a influência de um campo magnético externo. Estudaremos com maiores detalhes o diagrama de fases associado ao modelo, em especial a região da transição de primeira ordem onde há coexistência de fases. Veremos como o campo magnético altera a temperatura pseudo-crítica no crossover, o potencial químico de coexistência em baixas temperaturas e a localização do ponto crítico no diagrama de fases. Até o momento a maioria dos trabalhos relacionados com este tema estão restritos ao estudo dos efeitos do campo magnético no plano $T-\mu$. Neste trabalho damos um passo a frente, investigando também os efeitos do campo magnético sobre algumas grandezas termodinâmicas como a pressão, entropia, densidade bariônica, densidade de energia, susceptibilidade do número de quarks, anomalia do traço e curvas isentrópicas. Um dos resultados mais interessantes da dissertação é uma inesperada "deformação" no diagrama de coexistência de fases no plano $T-\rho$ devido às oscilações na curva de coexistência causadas pelo campo magnético. Este comportamento pode ser entendido em termos do preenchimento dos níveis de Landau em temperaturas baixas. / High energy physics is one of the most interesting research fields of physics in activity nowadays, covering physical phenomena from cosmology to elementary particle physics. Within the latter, high energy physics is present in modern particle accelerators such as the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) and the Large Hadron Collider (LHC), where particle beams collide producing several other particles. Quantum Chromodynamics (QCD) is the theory that describes the strong nuclear force among quarks and gluons, which form the hadrons and are confined in their interior. However, there is the possibility that in high energy regimes characterized by high temperatures and/or densities these quarks and gluons undergo a phase transition, changing from the hadronic phase to a deconfined phase represented by the quarkgluon plasma. This phase transition has several experimental implications (some of them being tested in the RHIC and in the LHC), being also important in the description of the early stages of the universe and in the study of the matter in neutron stars. Furthermore, it has been argued in recent years that spectators (particles at the edge of the beam that do not get involved directly in the collision) in non-central heavy ion collision are responsible for creating a strong magnetic field that could affect the features of the phase transitions. However, due to tecnical difficulties in dealing with QCD, the use of less fundamental theories that mimic some of the properties and symmetries of the original theory has growth significantly, being a good alternative to face those difficulties. One of the most popular models is the Nambu{Jona-Lasinio (NJL) model, which, in its simplest version, treats the interaction between up and down quarks as being pontual, with no gluon exchange. This makes calculations a lot easier to perform, but restricts the use of the model to energy scales onsistent with this approximation. In this dissertation we make use of the SU(2) NJL model at finite temperatures and densities in order to study the chiral transition in quark matter under the influence or not of an external magnetic field. We study the phase diagram of the model in detail, paying special attention to the first order transition, where the symmetric and non symmetric phases can coexist. We investigate how the magnetic field affects the crossover pseudocritical temperature, the coexisting chemical potential at low temperatures and the location of the critical end point in the phase diagram. So far, most of the works related to this theme are restricted to the investigation of the magnetic field over the T - u plane only. We take a step forward in this direction, investigating the effects of the magnetic field over some thermodynamic quantities such as the pressure, entropy, baryonic density, energy density, quark number susceptibility, trace anomaly and the isentropic curves or adiabats. One of the most interesting results of this work is the \deformation" of the coexistence phase diagram in the T - u plane caused by the oscillations of the coexistence curve due to the magnetic field. This behavior may be explained in terms of the filing of the Landau levels at low temperatures.