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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.43.2001.tde-04122013-104637
Document
Author
Full name
Wilson Roberto Barbosa de Araujo
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2001
Supervisor
Committee
Frederico, Tobias (President)
Escobar, Bruto Max Pimentel
Lima, Celso Luiz
Nielsen, Marina
Oliveira, Manuel Maximo Bastos Malheiro de
Title in Portuguese
Modelo do núcleon na frente de luz
Keywords in Portuguese
Partículas (física nuclear)
Abstract in Portuguese
Neste trabalho é proposto um modelo relativístico para o núcleon com graus de liberdade de quarks constituintes na Frente de Luz. Neste modelo fenomenológico, o acoplamento entre o campo dos quarks e do núcleon é expresso em termos de uma Lagrangeana efetiva. Diversos invariantes para este acoplamento são testados nos observáveis eletromagnéticos elásticos. A corrente eletromagnética do núcleon é formulada na aproximação de impulso, e expressa por um diagrama de Feynman triangular, que é projetado no plano-nulo x POT.+ = t + z = 0, através da integração analítica nas energias individuais associadas à translação temporal em x POT.+. Em seguida é introduzida a componente de momento da função de onda no computo da componente "boa" da corrente (J POT.+ = J POT.0 + JPOT.3). Comparamos o esquema de acoplamento de spins dos quarks formando o núcleon baseado na Lagrangeana efetiva, com a construção de Bakamjian-Thomas, largamente empregada em modelos de hádrons na Frente de Luz. Esta comparação foi realizada em um modelo do píon como um par qq-. A diferença é explicitada através dos argumentos de momento das rotações de Melosh dos spins individuais. Na construção de Bakamji an-Thomas, os argumentos de momento estão definidos no referencial de repouso do par, enquanto que na formulação Lagrangeana, dependendo de sua forma, pode ter os argumentos de momento no referencial de repouso do píon físico. Também no caso do núcleon discutimos em detalhes essas diferenças. As consequências fenomenológicas das diferentes formas de Lagrangeanas efetivas para o acoplamento dos quarks ao núcleon foram investigadas através das propriedades eletromagnéticas estáticas e fatores de forma. Foram testados os invariantes escalar, vetorial e misto para o acoplamento dos campos dos quarks no par isoescalar. As integrais nos momentos longitudinais e transversos no elemento de matriz da corrente do núcleon, após a redução tridimensional ao plano-nulo, foram realizadas numericamente. O fator de forma elétrico do nêutron depende fortemente da forma da Lagrangeana efetiva, para parâmetros do modelo que ajustem o momento magnético do nêutron. Os observáveis eletromagnéticos, para momentos transferidos quadrados até 1-2 (GeV /c) POT.2, são pouco sensíveis à componente de momento da função de onda. Generalizamos o estudo das correlações entre observáveis eletromagnéticos estáticos do núcleon para diferentes formas de Lagrangeana efetiva. As limitações do modelo em reproduzir os dados experimentais recentes para a razão entre os fatores de forma elétrico e magnético do próton são discutidas e são feitas propostas para melhorar o modelo do núcleon na Frente de Luz.
Title in English
Model of nucleon in front of light
Keywords in English
Particle (nuclear physics)
Abstract in English
In this work, it is proposed a relativistic model for the nucleon with constituent quarks in the Light-Front. In this phenomenological model, the coupling between the nucleon and quark fields is expressed by an effective Lagrangean. Several diferent invariants for this coupling are tested in the elastic electromagnetic observables. The nucleon eletromagnetic current is described in the impulse approximation, which is expressed by a triangular Feynman diagram. The elastic amplitude is projected in the null-plane, x+ = t + z = O, through the analytical integration in the individual energies associated with the x+ -time translation. Then, the momentum component of the wave-function is introduced in the calculation of the "good"component of the current (J+ = J0 + J3). The quark spin coupling scheme based in the effective Lagrangean is compared to the Bakamjian-Thomas construction largely used in hadron models in the Light-Front. This comparision is performed in a qq- model of the pion. The difference is shown through the momentum arguments of the Melosh rotations of the individual spins. In the Bakamjian-Thomas construction, the momentum arguments are defined in the pair rest-frame. In the effective Lagrangean formulation, the momentum arguments may be defined in the physical pion rest-frame, depending the Lagrangean form. For the nucleon case, we also discussed these differences in detail. The phenomenological consequences of the different forms for the nucleon-quark effective Lagrangean were investigated through the nucleon static eletromagnetic properties and form-factors. The spin invariants for the isoescalar quark pair, given by a scalar, vector and mixed scalar-vector forms were tested in these observables. The longitudinal and transverse momentum integrations in the matrix element of the nucleon current, after the tridimensional reduction to the null-plane, were performed numerically. The neutron electric form-factor depends strongly on the form of the effective Lagrangean for model parameters fitted to the magnetic moment. The electromagnetic observables are quite insensitive to the momentum part of the wave-function for square momentum transfers below 1-2 (GeV/c)2. The study of the correlations between static eletromagnetic observables were generalized to different effective Lagrangeans. The limitation of the model to reproduce the recent experimental data of the ratio between the proton electric form-factor and the magnetic one is discussed and we propose forms to improve the present Light-Front nucleon model.
 
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Publishing Date
2014-02-18
 
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