A interação forte a baixas energias pode ser abordada por meio de lagrangianas efetivas. Nesse contexto, o modelo de Skyrme representa uma forma de descrever bárions, que emergem como sólitons topológicos de uma lagrangiana mesônica quiral. A interação nucleon-nucleon (NN) é comumente tratada neste modelo de maneira aproximada, através do chamado Ansatz Produto (AP), cujo problema mais sério é não reproduzir a atração de alcance intermediário no canal escalar-isoescalar do potencial NN. O objetivo deste trabalho é construir um novo ansatz para o cálculo da interação NN no modelo de Skyrme. Para isso, analisamos o AP, investigando as causas deste problema fenomenológico, e concluímos que deve-se à componente azimutal de seu campo piônico. A partir disto, construímos o Ansatz Novo (AN), com o qual calculamos o novo potencial. Comparando os resultados com outros potenciais existentes, mostramos que o AN constitui uma solução plausível para o problema. / Strong interactions at low energies can be treated by means of effective lagrangians. In this context, the Skyrme model is regarded as a way to describe baryons as topological solitons from a chiral mesonic lagrangian. In the framework of this model, nucleon-nucleon (NN) interaction is usually derived in the sudden approximation, by means of the so called Product Ansatz (PA). Its most serious problem is the absence of the intermediate range attraction in the scalar-isoscalar channel of the NN potential. We construct a new ansatz to derive the NN interaction in the Skyrme model. At first, we analise the PA and investigate the causes of its phenomenological problem. We conclude it is due to the azimuthal component of its pionic field. With this result we build the New Ansatz (NA) and calculate the new potential. Comparisons of the results with other existent potentials show that NA constitutes a plausible solution to the problem.

O presente trabalho consiste no estudo do papel da simetrial quiral no potencial nucleon-nucleon devido à troca de dois píons. Para o calculo do potencial foi levada em consideração a troca de dois píons não-correlacionados, envolvendo contribuicões com até um loop. A simetria quiral é introduzida no potencial através da sua realização não-linear, utilizando-se a Lagrangiana fenomenológica quiral de Weinberg. Os diagramas de Feynman construidos com os vértices dessa Lagragiana são ordenadas segundo potencias crescentes do momento, e calculados covariantemente. Os diagramas divergentes são regularizados covariantemente. Partindo do formalismo da equação de Bethe-Salpeter, relacionamos, em uma primeira etapa, as amplitudes de transição covariantes com o potencial, através do princípio da unitariedade elástica. O potencial, covariante e relativístico, e obtido no espaço dos momentos e é não-local e dependente da energia. Em uma segunda etapa, efetuamos a redução não-relativística do potencial e sua transformada de Fourier, obtendo um potencial local e independente da energia, que pode ser usado na equação de Schrödinger. O potencial obtido possui contribuições central, spin-orbita, tensorial e spin-spin. A parte dependente de isospin e semelhante à do potencial de Lemon e Partovi, sendo que as maiores modificações aparecem na parte isoescalar, principalmente no canal central, onde um substancial aumento de atração na região de 1.2 a 2.0 fm é observada. A fim de compararmos nosso potencial com a literatura, fixamos o valor de A como sendo 50 GeV, fazendo com que os efeitos do parâmetro de corte fiquem restritos à região r 0.5 fm. Os resultados obtidos foram comparados com o potencial fenomenológico de Argonne e revelaram razoável compatibilidade na maioria dos canais. Entretanto, existem discrepâncias importantes, possivelmente devidas a efeitos não estudados neste trabalho, tais como os devidos às ressonâncias A e p. / This work is devoted to the study of the role of chiral symmetry in the two pion exchange nucleon-nucleon potential. We consider only non-correlated two pion exchanges due to one loop contributions. Chiral symmetry is implemented in the potential through its non-linear realization, given by Weinberg\'s phenomenological Lagrangian. Feynman diagrams derived from this Lagrangian are arranged according to increasing powers of the momentum, and calculated covariantly. Divergent diagrams are regularizated covariantly. Starting from the Bethe-Salpeter equation, we relate the covariant transition amplitudes with the potential, using the elastic unitarity principle. The potential in momentum space is covariant, relativistic, non-local and energy dependent. Next, we perform its nonrelativistic reduction and Fourier transform, obtaining a potential which is local, energy independent and that can be used in the Schrödinger equation. This potential has central, spin-orbit, tensor and spin-spin components. The isospin dependent part is similar to that of the Lomon and Partovi potential, but important differences appear in the isoscalar part, especially in the central channel, where a substantial increase of attraction in the 1.2 to 2.0 fm region is observed. In order to compare our potential with the literature, we fixed the cutoff parameter at A = 50 GeV, restricting its effects to the r 0.5 fm region. Our results are compared with Argonne phenomenological potential, and a reasonable compatibility in most of the channels is found. However, there are also important discrepancies which may be due to effects not considered in this work, such as those due to A and the p ressonances.

O objetivo principal desta dissertação é estudar a ressonância $\\k$, um méson escalar ainda hoje bastante controverso na comunidade científica. Estudamos o espalhamento elástico $K\\pi$, pois é neste subsistema que o $\\k$ se manifesta como um estado intermediário. A partir de uma lagrangiana efetiva quiral $SU(3)\\times SU(3)$, envolvendo termos de contato e ressonâncias, calculamos a amplitude $K\\pi$ projetada no canal de isospin $1/2$ e em seguida a unitarizamos por meio de {\\it loops} mesônicos. Investigamos os pólos físicos da amplitude, dados pelos zeros do seu denominador que se encontram na segunda superfície de Riemann. Esses zeros podem ser obtidos numericamente, mas a análise estrita desta solução não fornece informações a respeito da dinâmica que produz os pólos. Como alternativa, uma descrição qualitativa dos pólos foi obtida considerando o limite de $SU(2) \\Leftrightarrow M_\\p=0$ e a aproximação da matriz K, que corresponde a unitarizar a amplitude com {\\it loops} de $K\\p$ na camada de massa. Essas simplificações reduzem o denominador da amplitude a um polinômio de segundo grau, que dá origem a dois pólos físicos, posteriormente identificados como sendo o $K^*_0(1430)$ e o $\\k$. Este modelo simplificado permite uma boa interpretação da origem dinâmica dos pólos. O $\\k$ mostrou-se estável na variação dos acoplamentos da ressonância explícita, o que indica que ele é produzido pelo diagrama de contato. Já a ressonância identificada como o $K^*_0(1430)$ varia de um estado ligado a um pólo não físico, dependendo dos valores atribuídos aos parâmetros da ressonância, o que sugere fortemente que a natureza destes pólos é distinta. Esses diferentes comportamentos dinâmicos também foram observados no programa numérico, indicando que a essência dos pólos foi mantida no modelo simplificado. % Com o programa numérico obtivemos a posição do pólo do $\\k$ em $(0.7505 \\pm 0.0010) - i\\, (0.2363 \\pm 0.0023)\\;$GeV, o que está em pleno acordo com diversos modelos quirais muito mais complicados. / This work aims mostly at studying the $\\k$ resonance, which is still a controversial scalar meson nowadays within the scientific community. We studied the $K\\pi$ elastic scattering, because the $\\k$ appears as an intermediate state in this subsystem. From an effective chiral lagrangian $SU(3)\\times SU(3)$, involving contact terms and resonances, we calculated the $K\\pi$ amplitude projected on the $1/2$ isospin channel and then unitarized by means of mesonic {\\it loops}. The physical poles of the amplitude were investigated, given by the zeros of its denominator which are encountered on the Riemanns surface. Although these zeros can be numerically obtained, the strict analysis of this solution does not supply information about the poles producing dynamics. Alternatively, a qualitative description of the poles was obtained considering the $SU(2) \\Leftrightarrow M_\\p=0$ limit and the K matrix approximation, which corresponds to the unitarizing of the amplitude with {\\it loops} of $K\\p$ on shell. These simplifications reduce the amplitude denominator to a second grade polynomial that originates two physical poles, later identified as being $K^*_0(1430)$ and $\\k$. This simplified model allows for a good interpretation of the poles dynamic origin. The $\\k$ has been stable on the explicit resonance coupling, showing that it is produced by the contact diagram. The $K^*_0(1430)$ identified resonance, on the other hand, varies from a bounded state to a non-physical pole, depending on the resonance parameters attributed values, which strongly suggest that the nature of this poles is distinct. These different dynamic behaviors have also been observed in the numerical programs, indicating that the essence of the poles was maintained in the simplified model. With the numerical programs we obtained the position of pole $\\k$ in $(0.7505 \\pm 0.0010) - i\\, (0.2363 \\pm 0.0023)\\;$GeV, which is in accordance with various more complex chiral models.

O presente trabalho consiste no estudo do papel da simetrial quiral no potencial nucleon-nucleon devido à troca de dois píons. Para o calculo do potencial foi levada em consideração a troca de dois píons não-correlacionados, envolvendo contribuicões com até um loop. A simetria quiral é introduzida no potencial através da sua realização não-linear, utilizando-se a Lagrangiana fenomenológica quiral de Weinberg. Os diagramas de Feynman construidos com os vértices dessa Lagragiana são ordenadas segundo potencias crescentes do momento, e calculados covariantemente. Os diagramas divergentes são regularizados covariantemente. Partindo do formalismo da equação de Bethe-Salpeter, relacionamos, em uma primeira etapa, as amplitudes de transição covariantes com o potencial, através do princípio da unitariedade elástica. O potencial, covariante e relativístico, e obtido no espaço dos momentos e é não-local e dependente da energia. Em uma segunda etapa, efetuamos a redução não-relativística do potencial e sua transformada de Fourier, obtendo um potencial local e independente da energia, que pode ser usado na equação de Schrödinger. O potencial obtido possui contribuições central, spin-orbita, tensorial e spin-spin. A parte dependente de isospin e semelhante à do potencial de Lemon e Partovi, sendo que as maiores modificações aparecem na parte isoescalar, principalmente no canal central, onde um substancial aumento de atração na região de 1.2 a 2.0 fm é observada. A fim de compararmos nosso potencial com a literatura, fixamos o valor de A como sendo 50 GeV, fazendo com que os efeitos do parâmetro de corte fiquem restritos à região r 0.5 fm. Os resultados obtidos foram comparados com o potencial fenomenológico de Argonne e revelaram razoável compatibilidade na maioria dos canais. Entretanto, existem discrepâncias importantes, possivelmente devidas a efeitos não estudados neste trabalho, tais como os devidos às ressonâncias A e p. / This work is devoted to the study of the role of chiral symmetry in the two pion exchange nucleon-nucleon potential. We consider only non-correlated two pion exchanges due to one loop contributions. Chiral symmetry is implemented in the potential through its non-linear realization, given by Weinberg\'s phenomenological Lagrangian. Feynman diagrams derived from this Lagrangian are arranged according to increasing powers of the momentum, and calculated covariantly. Divergent diagrams are regularizated covariantly. Starting from the Bethe-Salpeter equation, we relate the covariant transition amplitudes with the potential, using the elastic unitarity principle. The potential in momentum space is covariant, relativistic, non-local and energy dependent. Next, we perform its nonrelativistic reduction and Fourier transform, obtaining a potential which is local, energy independent and that can be used in the Schrödinger equation. This potential has central, spin-orbit, tensor and spin-spin components. The isospin dependent part is similar to that of the Lomon and Partovi potential, but important differences appear in the isoscalar part, especially in the central channel, where a substantial increase of attraction in the 1.2 to 2.0 fm region is observed. In order to compare our potential with the literature, we fixed the cutoff parameter at A = 50 GeV, restricting its effects to the r 0.5 fm region. Our results are compared with Argonne phenomenological potential, and a reasonable compatibility in most of the channels is found. However, there are also important discrepancies which may be due to effects not considered in this work, such as those due to A and the p ressonances.

O objetivo principal desta dissertação é estudar a ressonância $\\k$, um méson escalar ainda hoje bastante controverso na comunidade científica. Estudamos o espalhamento elástico $K\\pi$, pois é neste subsistema que o $\\k$ se manifesta como um estado intermediário. A partir de uma lagrangiana efetiva quiral $SU(3)\\times SU(3)$, envolvendo termos de contato e ressonâncias, calculamos a amplitude $K\\pi$ projetada no canal de isospin $1/2$ e em seguida a unitarizamos por meio de {\\it loops} mesônicos. Investigamos os pólos físicos da amplitude, dados pelos zeros do seu denominador que se encontram na segunda superfície de Riemann. Esses zeros podem ser obtidos numericamente, mas a análise estrita desta solução não fornece informações a respeito da dinâmica que produz os pólos. Como alternativa, uma descrição qualitativa dos pólos foi obtida considerando o limite de $SU(2) \\Leftrightarrow M_\\p=0$ e a aproximação da matriz K, que corresponde a unitarizar a amplitude com {\\it loops} de $K\\p$ na camada de massa. Essas simplificações reduzem o denominador da amplitude a um polinômio de segundo grau, que dá origem a dois pólos físicos, posteriormente identificados como sendo o $K^*_0(1430)$ e o $\\k$. Este modelo simplificado permite uma boa interpretação da origem dinâmica dos pólos. O $\\k$ mostrou-se estável na variação dos acoplamentos da ressonância explícita, o que indica que ele é produzido pelo diagrama de contato. Já a ressonância identificada como o $K^*_0(1430)$ varia de um estado ligado a um pólo não físico, dependendo dos valores atribuídos aos parâmetros da ressonância, o que sugere fortemente que a natureza destes pólos é distinta. Esses diferentes comportamentos dinâmicos também foram observados no programa numérico, indicando que a essência dos pólos foi mantida no modelo simplificado. % Com o programa numérico obtivemos a posição do pólo do $\\k$ em $(0.7505 \\pm 0.0010) - i\\, (0.2363 \\pm 0.0023)\\;$GeV, o que está em pleno acordo com diversos modelos quirais muito mais complicados. / This work aims mostly at studying the $\\k$ resonance, which is still a controversial scalar meson nowadays within the scientific community. We studied the $K\\pi$ elastic scattering, because the $\\k$ appears as an intermediate state in this subsystem. From an effective chiral lagrangian $SU(3)\\times SU(3)$, involving contact terms and resonances, we calculated the $K\\pi$ amplitude projected on the $1/2$ isospin channel and then unitarized by means of mesonic {\\it loops}. The physical poles of the amplitude were investigated, given by the zeros of its denominator which are encountered on the Riemanns surface. Although these zeros can be numerically obtained, the strict analysis of this solution does not supply information about the poles producing dynamics. Alternatively, a qualitative description of the poles was obtained considering the $SU(2) \\Leftrightarrow M_\\p=0$ limit and the K matrix approximation, which corresponds to the unitarizing of the amplitude with {\\it loops} of $K\\p$ on shell. These simplifications reduce the amplitude denominator to a second grade polynomial that originates two physical poles, later identified as being $K^*_0(1430)$ and $\\k$. This simplified model allows for a good interpretation of the poles dynamic origin. The $\\k$ has been stable on the explicit resonance coupling, showing that it is produced by the contact diagram. The $K^*_0(1430)$ identified resonance, on the other hand, varies from a bounded state to a non-physical pole, depending on the resonance parameters attributed values, which strongly suggest that the nature of this poles is distinct. These different dynamic behaviors have also been observed in the numerical programs, indicating that the essence of the poles was maintained in the simplified model. With the numerical programs we obtained the position of pole $\\k$ in $(0.7505 \\pm 0.0010) - i\\, (0.2363 \\pm 0.0023)\\;$GeV, which is in accordance with various more complex chiral models.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho, os efeitos de um campo magnético oblíquo externo no modelo de Gross- Neveu (2+1)-dimensional, que inclui as componentes paralela e perpendicular do campo em relação ao sistema, são estudados no contexto da simetria quiral e discreta do modelo. Nosso principal interesse está nos efeitos deste campo sobre o diagrama de fase do sistema, onde também incluímos os efeitos combinados de temperatura e potencial químico. Os diagramas de fase são obtidos através do potencial efetivo a 1 loop para o modelo, derivado em primeira ordem na expansão 1=N. Transições de fase relevantes que podem ser estudadas através deste modelo são, por exemplo, metal-isolante em matéria condensada e na teoria quântica de campos de férmions planares em geral. A relação entre a transição de fase com quebra da simetria quiral e discreta e o surgimento de um gap (ou a presença de um valor esperado no vácuo do campo escalar diferente de zero), como função do campo magnético oblíquo, é analisada em detalhes. / In this work, the effects of an external oblique magnetic field in the (2+1)-dimensional Gross-Neveu model, and that therefore includes both parallel and perpendicular components of the applied field, are studied in the context of the models discrete chiral symmetry. Our main concern is in the effects of such a field in the systems phase diagram and that also includes the combined effects of temperature and chemical potential. The phase diagrams are obtained through the one-loop effective potential for the model, derived in the leading order in the 1=N expansion Relevant phase transitions that can be studied through this model are, for example, metal-insulator ones in condensed matter and in the quantum field theory of planar fermions in general. The relation between the phase transition with (discrete) chiral symmetry breaking and the emergence of a gap (or the presence of a chiral nonvanishing vacuum expectation value) in the planar fermionic system, as a function of the external oblique magnetic field, is analyzed in details.

Submitted by Carlisson Miller Cantanhede Pereira (miller@ift.unesp.br) on 2017-09-13T20:55:23Z No. of bitstreams: 1 Tese_Carlisson_Miller.pdf: 3316974 bytes, checksum: b3c4fb6f0c7fe685339da7e2dc50fc18 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-09-15T13:43:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pereira_cmc_dr_ift.pdf: 3316974 bytes, checksum: b3c4fb6f0c7fe685339da7e2dc50fc18 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-15T13:43:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pereira_cmc_dr_ift.pdf: 3316974 bytes, checksum: b3c4fb6f0c7fe685339da7e2dc50fc18 (MD5) Previous issue date: 2017-08-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Existem poucas dúvidas de que a QCD seja a teoria correta das interações fortes. As dificuldades em resolver a teoria em baixas energias no regime fortemente acoplado e não perturbativo tem deixado sem respostas muitas questões importantes, tais como a natureza do confinamento e o mecanismo de hadronização. Diversos métodos têm sido usados para estudar suas propriedades e consequências a baixas energias. Esses métodos incluem a QCD na rede, as equações de Dyson- Schwinger, a teoria de perturbação chiral e os modelos de quarks. Recentemente, a dualidade gauge/gravidade tem fornecido uma nova maneira de acessar o regime fortemente acoplado de uma teoria de calibre via uma teoria de gravidade dual, em especial da QCD através de modelos holográficos. Tais modelos são usualmente denominados modelos holográficos para a QCD, ou apenas modelos AdS/QCD. Nesta tese investigamos importantes problemas de interesse atual em física hadrônica envolvendo as quebras das simetrias chiral e de sabor usando modelos holográficos para a QCD. Estes problemas são: (1) o desaparecimento das constantes de decaimento leptônicas dos estados excitados do pion no limite quiral; (2) os efeitos da quebra de simetria de sabor no acoplamentos do méson rho aos mésons charmosos D and D^{*} e seus fatores de forma eletromagnéticos; (3) os efeitos de um campo magnético e da temperatura sobre o condensado quiral, sinalizando uma catálise magnética inversa. / There is little doubt that QCD is the correct theory for the strong interactions. The difficulties in solving the theory at low energies in the strongly interacting, non-perturbative regime have left unanswered many important questions, such as the nature of confinement and the mechanism of hadronization. Several approaches have been used to study its properties and consequences at low energies. These include lattice QCD, Dyson-Schwinger equations, chiral perturbation theory and quark models. More recently, the gauge/gravity duality has provided a new way to access the strongly coupled regime of a gauge theory via a dual gravity theory, in special of QCD through holographic models. Such models are usually named as holographic QCD models, or just AdS/QCD models. In this thesis, we investigate three problems of contemporary interest in hadronic physics involving the chiral and flavor symmetries holographic QCD models. These problems are: (1) the vanishing of the leptonic decay constants of the excited states of the pion in the chiral limit; (2) the effects of the flavor symmetry breaking on the strong couplings of the rho meson to the charmed D and D^{*} mesons and the their electromagnetic form factors; (3) the effects of a magnetic field and temperature on the chiral condensate, signalizing inverse magnetic catalysis.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho, os efeitos de um campo magnético oblíquo externo no modelo de Gross- Neveu (2+1)-dimensional, que inclui as componentes paralela e perpendicular do campo em relação ao sistema, são estudados no contexto da simetria quiral e discreta do modelo. Nosso principal interesse está nos efeitos deste campo sobre o diagrama de fase do sistema, onde também incluímos os efeitos combinados de temperatura e potencial químico. Os diagramas de fase são obtidos através do potencial efetivo a 1 loop para o modelo, derivado em primeira ordem na expansão 1=N. Transições de fase relevantes que podem ser estudadas através deste modelo são, por exemplo, metal-isolante em matéria condensada e na teoria quântica de campos de férmions planares em geral. A relação entre a transição de fase com quebra da simetria quiral e discreta e o surgimento de um gap (ou a presença de um valor esperado no vácuo do campo escalar diferente de zero), como função do campo magnético oblíquo, é analisada em detalhes. / In this work, the effects of an external oblique magnetic field in the (2+1)-dimensional Gross-Neveu model, and that therefore includes both parallel and perpendicular components of the applied field, are studied in the context of the models discrete chiral symmetry. Our main concern is in the effects of such a field in the systems phase diagram and that also includes the combined effects of temperature and chemical potential. The phase diagrams are obtained through the one-loop effective potential for the model, derived in the leading order in the 1=N expansion Relevant phase transitions that can be studied through this model are, for example, metal-insulator ones in condensed matter and in the quantum field theory of planar fermions in general. The relation between the phase transition with (discrete) chiral symmetry breaking and the emergence of a gap (or the presence of a chiral nonvanishing vacuum expectation value) in the planar fermionic system, as a function of the external oblique magnetic field, is analyzed in details.