Effective field theories for heavy quarkonia and hydrogen-like bound states

  1. Peset Martin, Clara Maria
Dirigida por:
  1. Antonio Pineda Director/a

Universidad de defensa: Universitat Autònoma de Barcelona

Fecha de defensa: 29 de abril de 2016

Tribunal:
  1. Ulf Meissner Presidente/a
  2. Joan Soto Riera Secretario/a
  3. Antonio José Varo Gómez de la Torre Vocal

Tipo: Tesis

Teseo: 417489 DIALNET lock_openTDX editor

Resumen

En esta disertación nos concentramos en el estudio de la física de estados débilmente ligados formados por dos fermiones pesados de masas diferentes. Los describimos en términos de teorías de campos efectivas, específicamente las teorías pNRQED y pNRQCD. En este contexto, calculamos los potenciales hasta cuarto orden de expansión en dos sistemas distintos: átomos hidrogenoides y quarkonium pesado. Aplicamos estos resultados para extraer algunos de los niveles de energía asociados. En la primera parte de la tesis, obtenemos una expresión independiente de modelo para el efecto Lamb en hidrógeno muónico. Esta expresión incluye los principales términos logarítmicos de orden (m?^6 ), así como los principales efectos hadrónicos hasta orden (m?^5 m²/?²). Como característica notable, nuestro análisis incluye la determinación de las funciones de estructura del tensor de Compton virtual hacia adelante, tanto dependiente como independiente del espín, a orden p³ en la teoría HBET e incluyendo los efectos de la partícula Delta. A partir de estos resultados obtenemos las principales contribuciones hadrónicas a los coeficientes de Wilson de los operadores de cuatro fermiones en el lagrangiano leptón-protón de NRQED. El coeficiente independiente de espín da lugar a una predicción pura de la contribución de intercambio de dos fotones al efecto Lamb del hidrógeno muónico, el cual es la mayor fuente de incertidumbre de nuestro cálculo. El uso de teorías de campos efectivas ayuda a organizar el cálculo, de tal forma que se puede establecer claramente la exactitud paramétrica del resultado. Más allá de esto, revisamos en el contexto de NRQED todas las contribuciones a la variación de energía a orden (?^5), así como aquellas que escalean como (?^6) veces logaritmos. Con nuestra determinación final del efecto Lamb, obtenemos el valor del radio eléctrico del protón en una forma independiente de modelo. El valor que obtenemos está a distancia de 6.8? del valor de CODATA. En la segunda parte de esta tesis, determinamos los potenciales 1/m y 1/m² del quarkonium pesado independientes del espín con orden de precisión ?³ y ?² respectivamente. Discutimos en detalles diferentes métodos para calcular estos potenciales, y mostramos explícitamente su equivalencia. En particular, obtenemos por primera vez, los potenciales 1/m y 1/m² manifiestamente invariantes de gauge en términos de lazos de Wilson con precisión de segundo orden de expansión. Como aplicación de estos resultados, derivamos la expresión teórica para el espectro del Bc en el límite de acoplamiento débil a cuarto orden de expansión.