Academic literature on the topic 'Baryons – Mesons'

We study odd-parity baryonic resonances with one heavy and three light flavors, dynamically generated by meson-baryon interactions. Special attention is paid to Heavy Quark Spin Symmetry (HQSS), hence pseudoscalar and vector mesons and baryons with Jπ = 1/2+ and 3/2+ are considered as constituent hadrons. For the hidden-charm sector ([Formula: see text]), the meson-baryon Lagrangian with Heavy Flavor Symmetry is constructed by a minimal extension of the SU(3) Weinberg-Tomozawa (WT) Lagrangian to fulfill HQSS, such that not new parameters are needed. This interaction can be presented in different formal ways: as a Field Lagrangian, as Hadron creation-annihilation operators, as SU(6)×HQSS group projectors and as multichannel matrices. The multichannel Bethe-Salpeter equation is solved for odd-parity light baryons, hidden-charm N and Δ and Beauty Baryons (Λb). Results of calculations with this model are shown in comparison with other models and experimental values for baryonic resonances.

We address an actual problem of baryon-resonance dominated meson-exchange processes in the low GeV regime, i.e. the phase and the structure of meson-NN* transition vertices. Our starting point is a quark-diquark model for the baryons (obeying approximate covariance; the mesons are kept as elementary objects), together with the relative phases for the NN vertices, as determined from low energy NN scattering. From the explicit representation of the N and N* baryons, we exemplify the derivation of phases, coupling constants and form factors of the NN* (J = 1/2-) transition vertices for pseudo-scalar, scalar and vector mesons.

The properties of charmed mesons in nuclear matter and nuclei are reviewed. Different frameworks are discussed paying a special attention to unitarized coupled-channel approaches which incorporate heavy-quark spin symmetry. Several charmed baryon states with negative parity are generated dynamically by the s-wave interaction between pseudoscalar and vector meson multiplets with 1/2+ and 3/2+ baryons. These states are compared to experimental data. Moreover, the properties of open-charm mesons in matter are analyzed. The in-medium solution accounts for Pauli blocking effects, and for the meson self-energies in a self-consistent manner. The behavior in the nuclear medium of the rich spectrum of dynamically-generated baryon states is studied as well as their influence in the self-energy and, hence, the spectral function of open charm. The possible experimental signatures of the in-medium properties of open charm are finally addressed, such as the formation of charmed nuclei, in connection with the future FAIR facility.

After some short introductory remarks on particular issues on the vector mesons in nuclei, in this paper, we present a short review of recent developments concerning the interaction of vector mesons with baryons and with nuclei from a modern perspective using the local hidden gauge formalism for the interaction of vector mesons. We present results for the vector–baryon interaction and in particular for the resonances which appear as composite states, dynamically generated from the interaction of vector mesons with baryons, taking also the mixing of these states with pseudoscalars and baryons into account. We then venture into the charm sector, reporting on hidden charm baryon states around 4400 MeV, generated from the interaction of vector mesons and baryons with charm, which have a strong repercussion on the properties of the J/ΨN interaction. We also address the interaction of K* with nuclei and make suggestions to measure the predicted huge width in the medium by means of transparency ratio. The formalism is extended to study the phenomenon of J/ψ suppression in nuclei via J/ψ photo-production reactions.

Meson-baryon potentials are proposed as an extension of baryon-baryon one-boson-exchange potentials. All coupling constants satisfy the SU(3) symmetry and all mesons and baryons are assumed to have physical masses and widths and to behave as gaussian sources of meson fields. Assuming the parameters determined so as to reproduce the πN and K N scattering, our model inevitably predicts a strongly attractive S-wave [Formula: see text] interaction both in isospin 0 and 1 states.

Recent results relating to charm baryon and meson decays from the Belle and BABAR experiments are presented. In addition to recent observations for charm hyperons, evidence for a new charm baryon state, the Λc(2940), observed in its decay to D0p is also reported. No evidence for doubly charmed baryons is seen in e+e- interactions. A measurement of the spin of the Ω- hyperon is made using decays of the [Formula: see text] and [Formula: see text] baryons. On the assumption that the spin of the parent baryons are J = 1/2, the assignment J = 3/2 is confirmed and both J = 1/2 and also higher spins are excluded. New results on rare, Cabibbo-suppressed decays of charm mesons are also presented.

We review the construction of low energy effective actions for QCD expressed in terms of mesons and baryons rather than quarks and gluons. The mesons consist of quark-antiquark pairs bound by effective gluon exchange, while the baryons contain three valence quarks, also bound by effective gluon exchange, but enveloped in a meson cloud (the “sea quarks”), which may take the form of a chiral soliton. Such a “chiral quark soliton model” offers a unified approach to the various superficially dissimilar models of baryons currently popular, in particular constituent quark models, chiral bags, and Skyrmions, permitting an objective assessment of which is likely to be the most useful for a given physical problem.

We have recently studied coupled channel interactions of vector and pseudoscalar mesons with octet baryons having total strangeness null and spin-parity 1/2-. We, thus, considered πN, ηN, KΛ, KΣ, ρN, ωN, ϕN, K*Λ, and K*Σ with total isospin 1/2 and 3/2. The interactions between pseudoscalar mesons and baryons are obtained by using the Weinberg-Tomozawa theorem. For the case of vector mesons, we calculate s-, t-, u-exchange diagrams and a contact term. The subtraction constants, required to calculate the loop-function in the scattering equations, are constrained by fitting the available experimental data on some of the reactions with pseudoscalar meson-baryon final states. We end up finding resonances which can be related to N*(1535), N*(1650) (with a double pole structure), N*(1895) and Δ(1620). We conclude that these resonances can be, at least partly, interpreted as dynamically generated resonances and that the vector mesons play an important role in determining the dynamical origin of the low-lying N* and Δ states.

We study the meson yield ratios for high energy central nucleus-nucleus collisions by means of an effective relativistic mean-field model with the inclusion of the full octet of baryons, the Δ-isobars degrees of freedom and the lightest pseudoscalar and vector mesons. These last particles are considered in the so-called one-body contribution, taking into account of an effective chemical potential depending on the self-consistent interaction between baryons. The analysis is performed by requiring the global conservation of baryon number, electric charge fraction and zero net strangeness.

We study the color-current Nambu and Jona-Lasinio model for mesons and diquarks and find that the masses of diquarks are the same as meson masses of the same spin and the opposite parity with the same flavor content due to the Pauli-Gürsey symmetry. By taking the weak coupling diquark-quark model for baryons, we calculate the baryon masses with the use of the known meson masses through the Pauli-Gürsey symmetry. The agreement with the existing data is extremely good. We predict several SU(4) baryon masses with charms to be checked experimentally.

The purpose of this thesis has been to study the S=-1 meson-baryon interaction in S-wave employing an effective chiral SU(3) lagrangian up to NLO and implementing unitarization in coupled channels. Such a study requires fixing the NLO coefficients of the lagrangian which are not well established yet. In general, the low energy constants of an effective lagrangian are obtained from fitting procedures to the experimental available data. These parameters have been constrained to a large set of experimental K^- p scattering data into πΣ,K ̅N, πΛ channels, to γ, R_n and R_c branching ratios, and to the precise SIDDHARTA value of the energy shift and width of kaonic hydrogen. The novelty of our work is the inclusion of the scattering data from K^- p⟶K^+ Ξ^-,K^0 Ξ^0 reactions in the fitting procedure, since they become especially sensitive to higher order terms, as they cannot proceed with the WT term of the lagrangian, except indirectly via unitarization contributions. We have paid a special attention to the effects that a systematic inclusion in the lagrangian of the NLO and Born terms has on the low energy constants, particularly on the NLO coefficients. The main difference among the models we get from the fits is reflected in the isospin components of the total cross sections of the reactions we study. To check the reliavility of these models, we have performed new fits which take into account data from isospin filtering reactions. The stability and accuracy of the parameters have been tested by including phenomenological resonant contributions to the scattering amplitudes of the reactions that are especially sensitive to the NLO corrections. These resonant terms have been useful to reach better agreement with the experimental data. In order to explore other processes that take place at higher energies and can provide more information of the NLO parameters, we have studied the Λ_b decay into states containing a J/ψ and meson-baryon pairs. Furthermore, the Λ_b⟶J/ψ ηΛ process has allowed us to study the implications of observing a possible strange partner of the hidden charm pentaquark state P_c (4450). The conclusions and analysis of each chapter are summarized below. The second chapter is devoted to study the role played by NLO and Born terms, as well as the relevance of certain reactions in obtaining a more reliable parametrization for the NLO coefficients. We started by comparing different fitting procedures consisting of unitarized calculations employing a kernel in which we include or not the NLO term and which take into account or not the scattering data of the K^- p⟶KΞ reactions. From the results of all these combinations, and particularly from the successful reproduction of the experimental data reached by the WT+NLO model, we have shown for the first time that the NLO order terms of the chiral Lagrangian are absolutely necessary to reproduce the K^- p⟶KΞ reaction data. In this way, the sensitivity of the NLO lagrangian to such reactions has been clearly established. Given this sensitivity and the fact that the existing K^- p⟶KΞ scattering data are limited and suffer from large uncertainty, more accurate data are required before giving a more definitive answer about the values of the NLO coefficients. Next, contrary to the assumption we made about the little effect of the Born terms in the earlier stage, we have proved that they become non-negligible in the K^- p⟶KΞ reactions. The parametrization of the new fit (WT+NLO+Born) has confirmed the expectations of obtaining significant changes in the NLO coefficients compared to those of the WT+NLO model. Despite this, we do not get any improvement neither in accuracy of the parameters nor in the χ_(d.o.f)^2. This fact has led us to an interesting finding that allows us to understand how such different parametrization could give so similar agreement with the experimental data: the inclusion or non inclusion of the Born terms can seriously modify the isospin decomposition of the K^- p⟶KΞ cross sections due to their sensitivity to the higher order terms. Such differences in the isospin components point to the need of constraining the models with experimental data from reactions that proceed through I=0 or I=1, thus providing more reliable parameters of the meson-baryon lagrangian. Most of the data employed in our fits are coming from antikaon-proton scattering and therefore contain contributions from both isospin I=0 and I=1 components; being the only exceptions the π^0 Σ^0,πΛ channels, which select I=0 and I=1 respectively. We then have widened the number of experimental observables used in the fits including scattering data from K^- p⟶ηΛ,ηΣ^0 reactions, which are of pure isospin 0 and 1 respectively. These efforts culminated in the WT+NLO+Born (η chan) model that, as far as we know, is the only chiral model in the literature which reproduces K^- p scattering data into all possible S=-1 channels with good agreement. Regarding the parametrization related to this model, the inclusion of these new experimental data has been crucial for obtaining a very homogeneous and accurate set of NLO coefficients, as well as natural sized values for all the subtraction constants. This leads us to think that the inclusion of more experimental data from isospin filtering processes could favor more reliable values for the low energy constants. The proposed measurement of the K_L^0 p⟶K^+ Ξ^0 reactions in I=1 with a secondary K_L^0 beam at Jlab would complement the information one can obtain from K^- p scattering data to constrain the theoretical models. We have presented our prediction for this reaction employing some of our models, concluding that, as more contributions are taken into account in the interaction kernel and more data are included in the fit, the predicted values are closer to the only two available experimental points of this reaction. None of these two data points have been used in any fitting procedure. This prediction seems to point out towards the reliability of our parametrizations, particularly the WT+NLO+Born (η chan) one, which we consider our best pure chiral model. In order to improve the description of the experimental K^- p⟶KΞ and K^- p⟶ηΛ scattering data, it is also possible to considerate the inclusion of high-spin resonances in such processes. Since they are the most sensitive reactions to the NLO terms, this could also lead to modifications of the NLO parameters. In this way, we can study the stability and accuracy of the parameters present in the models. This is performed in the third chapter of this thesis. We first allowed for the explicit contribution of the high spin hyperon resonances Σ(2030) and Σ(2250) to the K^- p⟶KΞ amplitudes, aiming at establishing an appropriate amount for the background, which in this work is associated to the chiral contributions, and, hence, obtaining more reliable values of the associated low energy constants. The resonant amplitude has been calculated by applying the Rarita-Schwinger method while the chiral amplitude has been obtained employing a lagrangian with a WT and NLO contribution giving rise to the NLO+RES model. Since the resonant terms introduce an angular dependence in the amplitudes, we also attempt the description of the KΞ differential cross sections. We find the resonant terms to have a double benefit. On the one hand, they allow for a reasonable overall description of the scattering data, including the total and the differential cross sections of the KΞ production reactions. On the other hand, by absorbing certain structures of the cross section, the inclusion of resonant contributions permit finding a more stable solution and therefore more precise values of the low energy constants of the chiral unitary model. Then, we have performed a similar study for WT+NLO+Born (η chan) model, which we consider our best chiral model. In contrast to the study carried out previously, this model has been constrained with additional data (K^- p⟶ηΣ^0,ηΛ cross-section data), meaning that, since the K^- p⟶ηΛ reaction is also very senstive to the NLO terms, the corresponding NLO coefficients are more reliable. This makes the analysis of stability acquire a more decisive character. Aiming for this, we have extended the resonant contributions to the K^- p⟶ηΛ process, particularly we have taken into account the contribution of the Λ(1890) resonance which has also been incorporated to the K^- p⟶KΞ amplitudes, in addition to the Σ(2030) and Σ(2250) resonances. The results obtained confirm the previous findings: there is a notable improvement of the agreement with the experimental data and the parameters take similar values to the ones corresponding to the model without resonances. This stability is specially marked for most of the NLO coefficients. Having proved the effects of the isospin filtering processes on the NLO coefficients, in Chapter 4 we have shown that the Λ_b⟶J/ψ ηΛ decay and, particularly, the Λ_b⟶J/ψ KΞ one provide very valuable information concerning the meson-baryon interaction in the S=-1 and isospin I=0 sector. The dynamics of the reaction, where the light quarks of the Λ_b play a spectator role, is such that it filters I=0 in the final state. This is so because the "u" and "d" quarks in the Λ_b baryon necessarily couple to I=0 and the weak decay favors the b⟶cc ̅s transition, so there is an s-quark at the end of the weak process, which together with the "ud" pair in I=0 gives a total isospin I=0. Thus, these decays may offer complementary information to that obtained from K^- p⟶KΞ scattering data, where both isospin 0 and 1 contributions combine to give the final results. Our study is based on the models WT+NLO (Model 1) and WT+NLO+Born (η chan) (Model 2) developed in this thesis to describe the K^- p scattering. Both models produce quite different invariant mass distributions for the decay of the Λ_b into KΞ and ηΛ states, which are in turn quite different also from phase space, indicating the sensitivity of these processes to the strong internal dynamics. The differences between models are more visible in the Λ_b⟶J/ψ KΞ decay process. The reason stems from the fact that the decay into ηΛ can proceed at tree level, while the selectivity of the Λ_b decay processes producing the J/ψ does not allow the formation of a KΞ pair in a primary step. This is only produced through rescattering of the K ̅N and ηΛ primary components. Thus the Λ_b⟶J/ψ KΞ reaction is directly proportional to the meson-baryon scattering amplitude, concretely to the ηΛ⟶KΞ and K ̅N⟶KΞ components in I=0, which can lead to a marked pattern of interferences. These models also predict sizable differences for the Λ_b decay in the energy region of KΞ and ηΛ production, reflecting that the I=0 component of the meson-baryon interaction, which is the one playing a role in the Λ_b decay processes studied here, is not very well constrained by the fitting to K^- p⟶KΞ data. The recent finding of two structures in the J/ψ p invariant mass distribution of the Λ_b⟶J/ψ K^- p decay, associated to two pentaquark states, together with its plausible explanation in terms of a previously predicted hidden charm baryon molecular state, prompted us to study the decay of the Λ_b into J/ψ ηΛ final states. The Λ_b⟶J/ψ ηΛ decay, being a coupled channel of the Λ_b⟶J/ψ K^- p one, will occur with similar strength and one could observe, in the J/ψ Λ invariant mass spectrum, possible strange partners of the two non-strange pentaquark states reported by LHCb collaboration. We recall that when the hidden charm N^* resonances were theoretically predicted as molecular states in several unitary approaches, some partner hidden charm strange Λ^* states were also found. We have taken advantage of this finding and have predicted what signal should one of these states leave in the ηΛ and J/ψ Λ invariant mass distributions of the Λ_b⟶J/ψ ηΛ reaction. We have found that, taking the values of the couplings of the hidden charm Λ^* state to the D ̅^(0*) Ξ_c^' and J/ψ Λ channels obtained in the unitary approaches, one should observe clear and sizable peaks in the J/ψ Λ mass distribution of the Λ_b⟶J/ψ ηΛ decay. We have studied the dependence of our results on reasonable changes in the parameters of the models involved in our description of the process, as well as on the unknown properties of the speculated hidden charm strange pentaquark. We have observed that, while there appear changes in the position of the peak and in the shapes of the distributions, a resonance signal in the J/ψ Λ invariant mass spectrum is clearly seen in all the cases. This gives us confidence that such an experiment should result into a successful proof of the existence of this new state and we encourage the experimental analysis of this decay channel, for which our theoretical study predicts a similar strength than for the Λ_b⟶J/ψ K^- p reaction already analyzed by LHCb. The present work is our first step toward building a more complete chiral model in S=-1 sector to help analyze the forthcoming more precise data in the KΞ production. In addition, the findings and the features observed in this study indicate that the actual measurement of the complementary observables analyzed here would provide valuable information, novel so far, that would enrich our knowledge of the meson-baryon interaction and help us make progress in our understanding of hadron dynamics.
En esta tesis se ha estudiado la interacción mesón-barión en onda S en el sector de extrañeza -1 empleando un lagrangiano de SU(3) hasta segundo orden, implementando la unitarización en canales acoplados. La condición indispensable para llevar a cabo un estudio de este tipo, forzosamente, pasa por fijar el valor de los coeficientes presentes en los términos de segundo orden, los cuales no poseen un valor bien determinado. Generalmente, las constantes de baja energía de los lagrangianos efectivos se obtienen mediante procesos de ajuste a los datos experimentales disponibles. Tradicionalmente, en este sector de extrañeza, dichos parámetros se ajustaban a los datos experimentales de la dispersión K^- p a los canales πΣ, K ̅N, πΛ, así como a las razones entre secciones eficaces en el umbral de producción K^- p: γ, R_n y R_c; y a los precisos valores del corrimiento y la anchura parcial del estado 1s del hidrógeno kaónico obtenido por la colaboración SIDDHARTA. Lo novedoso en nuestra tesis es la inclusión de datos experimentales procedentes de la reacción de dispersión K^- p⟶K^+ Ξ^-,K^0 Ξ^0 en los procesos de ajuste. La motivación para ello se debe a la especial sensibilidad de estas reacciones a los términos de órdenes superiores, ya que estas reacciones no proceden de manera directa mediante el término WT que es el dominante a primer orden. A esto se le suma el hecho que las contribuciones que provienen de la redispersión de los canales acoplados no son capaces de reproducir adecuadamente los datos experimentales. Dado lo anterior, nos centramos en estudiar los efectos producidos por la inclusión sistemática en el lagrangiano de los términos de segundo orden ("NLO") y los de Born sobre las constantes de baja energía, particularmente sobre los coeficientes de "NLO". La principal diferencia entre los modelos que se obtienen de los ajustes se refleja en las componentes de isospín de la sección eficaz total de las reacciones que aquí se estudian. Así pues, para comprobar la fiabilidad de estos modelos, se llevaron a cabo nuevos ajustes teniendo en cuenta datos experimentales procedentes de reacciones de filtrado de isospín. Adicionalmente, se han estudiado la estabilidad y la precisión de los parámetros obtenidos de los ajustes añadiendo contribuciones resonantes de manera fenomenológica a aquellas amplitudes de dispersión asociadas a las reacciones que son especialmente sensibles a las correcciones de segundo orden. Debe destacarse que las contribuciones resonantes han proporcionado una mejora del acuerdo entre los modelos teóricos y los datos experimentales. La desintegración de Λ_b dando lugar a estados que contienen una partícula J/ψ junto con un par mesón-barión resulta ser un proceso muy interesante para extraer información sobre los parámetros de "NLO" a energías más altas. Además, el proceso Λ_b⟶J/ψ ηΛ nos ha permitido estudiar las implicaciones que tendría la posible existencia de un homólogo extraño del pentaquark con encanto escondido P_c (4450). Las conclusiones y el análisis de cada capítulo están descritos en los párrafos siguientes. El Capítulo 2 está dedicado al estudio del papel que juegan los términos de "NLO" y los de Born, así como la relevancia de ciertas reacciones para obtener parametrizaciones más fiables de los coeficientes de "NLO". Al principio, comparamos diferentes ajustes que se basaban en cálculos unitarizados empleando núcleos de interacción que incluían o no los términos de "NLO" y para los cuales se tenían en cuenta o no los datos experimentales de la reacción de dispersión K^- p⟶KΞ. Fruto de los resultados obtenidos de todas estas posibles combinaciones, y más particularmente de la excelente reproducción de los datos experimentales lograda por el modelo WT+NLO, se mostró por vez primera que los términos de "NLO" del lagrangiano quiral son absolutamente necesarios para reproducir los datos experimentales de las reacciones K^- p⟶KΞ. De este modo, se evidenció la sensibilidad del segundo orden del lagrangiano a dichas reacciones. Dada esta sensibilidad junto con el hecho que los datos existentes de la reacción de dispersión K^- p⟶KΞ son limitados y que tienen asociada una gran incertidumbre, para poder dar una respuesta definitiva sobre los valores de los parámetros de "NLO" se requerirían datos experimentales más precisos. Después, contrariamente a lo que se asumió a cerca del efecto negligible de los términos de Born, demostramos que estas contribuciones no pueden menospreciarse en las reacciones K^- p⟶KΞ. Las significativas diferencias en los coeficientes de "NLO" entre la nueva parametrización obtenida para el modelo WT+NLO+Born y la que se obtuvo para el modelo WT+NLO confirmaron el hecho anterior. A pesar de esto, no se apreció ninguna mejora en la precisión de los parámetros ni en el χ_(d.o.f)^2. Este resultado nos permitió entender cómo dos parametrizaciones tan diferentes pueden tener una bondad del ajuste tan similar: la inclusión o no de los términos de Born puede modificar notablemente la descomposición en componentes de isospín de la sección eficaz total de la reacción K^- p⟶KΞ debido a su sensibilidad a los términos de orden superior. Tales diferencias entre las componentes de isospín nos llevan a pensar que si nuestros modelos se ajustan a datos experimentales procedentes de reacciones que actúan como selectores de isospín podremos extraer valores más realistas para los parámetros presentes en el lagrangiano. La mayoría de los datos experimentales empleados en nuestros ajustes vienen de la dispersión protón-antikaón y, consecuentemente, contienen contribuciones tanto de componentes de isospín I=0 como de I=1 siendo las únicas excepciones los canales π^0 Σ^0,πΛ, que filtra isospín 0 y 1 respectivamente. Así pues, se decidió ampliar el número de observables empleados en los ajustes añadiendo datos experimentales de las reacciones de dispersión K^- p⟶ηΛ,ηΣ^0, las cuales tienen solamente una única componente de isospín para sus secciones eficaces, i. e., isospín 0 y 1 respectivamente. Todos estos esfuerzos culminaron con la obtención del modelo WT+NLO+Born (η chan) que, hasta donde sabemos, es el único capaz de reproducir razonablemente bien los datos de la dispersión K^- p a todos los posibles canales del sector S=-1. Respecto a los parámetros de este modelo, se puede destacar el papel relevante de estos nuevos datos experimentales a la hora de obtener unos valores muy homogéneos y precisos para las constantes de "NLO" junto con unas constantes de substracción cuyos valores se acercan más a los valores naturales. A la vista de estos resultados, la inclusión en los ajustes de nuevas reacciones donde se filtre el isospín podría favorecer la obtención de valores más realistas para las constantes de baja energía. La propuesta para medir la reacción K_L^0 p⟶K^+ Ξ^0 en I=1 empleando el haz secundario de K_L^0 en Jlab podría suponer una fuente de información complementaria a la dispersión K^- p. Se ha presentado una predicción para esta reacción empleando algunos de nuestros modelos de la cual se concluye que, cuantas más contribuciones se tienen en cuenta en el núcleo de interacción y más datos experimentales se incluyen en los ajustes, más cerca estamos de reproducir los dos únicos puntos disponibles para esta reacción. Hay que remarcar que ninguno de estos puntos se ha utilizado en los ajustes. A la luz de estos resultados, parece que nuestros parámetros toman cada vez valores más confiables, particularmente los del modelo WT+NLO+Born (η chan), al cual consideramos nuestro mejor modelo quiral puro. Con la intención de mejorar la descripción de los datos experimentales de las reacciones K^- p⟶KΞ y K^- p⟶ηΛ, se incluyeron resonancias de spin alto en estos procesos. Como estas reacciones son las más sensibles a los términos de "NLO", este hecho podría inducir modificaciones en los valores de los coeficientes de "NLO". De este modo, podemos estudiar la estabilidad y precisión de los parámetros presentes en los modelos. Este estudio se llevó a cabo en el Capítulo 3. La primera parte de este estudio consistió en la inclusión explícita de los hyperones de spin alto Σ(2030) y Σ(2250) en la amplitud de dispersión K^- p⟶KΞ, con la intención de fijar una contribución quiral con la cual los términos resonantes puedan interferir para reproducir adecuadamente las estructuras mostradas por los datos experimentales sin tener que forzar a los parámetros de "NLO" a tomar valores sobrestimados. Para calcular la amplitud resonante, hemos utilizado el método de Rarita-Schwinger, mientras que la amplitud quiral se ha calculado empleando un lagrangiano con los términos WT y NLO dando lugar a un nuevo modelo, NLO+RES. Como los términos resonantes introducen una dependencia angular en las amplitudes, se decidió aprovechar este hecho para reproducir los datos experimentales de la sección eficaz diferencial con un acuerdo razonable dadas las limitaciones del modelo para ello. De aquí se puede concluir que la inclusión de términos resonantes cumple una doble función. Por un lado, nos permite obtener una mejora global en la descripción de los datos de dispersión, tanto los de las secciones eficaces totales como los de las diferenciales en las reacciones de producción KΞ. Por otro lado, absorbiendo ciertas estructuras de las secciones eficaces, la inclusión de términos resonantes permite encontrar mínimos más estables y, por consiguiente, valores más precisos de las constantes de baja energía del modelo quiral unitario. Seguidamente, realizamos un estudio similar para el modelo WT+NLO+Born (η chan). Comparado con el anterior, este modelo ha sido ajustado a datos experimentales adicionales (datos de las secciones eficaces K^- p⟶ηΣ^0,ηΛ). Como esta última reacción también es sensible a las contribuciones de "NLO", sus correspondientes coeficientes serán más confiables. Esto hace que el estudio de la estabilidad adquiera un carácter más decisivo. Con esta motivación, se han extendido las contribuciones resonantes a los procesos K^- p⟶ηΛ, teniendo en cuenta para este caso particular solo la contribución de la resonancia Λ(1890). Esta última resonancia ha sido también incorporada, junto con las ya empleadas Σ(2030) y Σ(2250), a las amplitudes de dispersión K^- p⟶KΞ. Los resultados obtenidos confirman lo que ya se había observado con anterioridad: hay una notable mejora en la reproducción de los datos experimentales y los parámetros adquieren valores similares a los del correspondiente modelo sin resonancias. Esta estabilidad es especialmente remarcable para la mayoría de los coeficientes de "NLO". Habiendo demostrado los efectos de los procesos que filtran isospín sobre los coeficientes de "NLO", en el Capítulo 4 se muestra que la desintegración Λ_b⟶J/ψ ηΛ y, particularmente, la Λ_b⟶J/ψ KΞ proporcionan una información interesante relativa a la interacción mesón-barión en el sector S=-1 y I=0. La dinámica de esta reacción, en la cual los quarks ligeros que conforman la Λ_b actúan como espectadores, es tal que filtra el I=0 en los estados finales. Esto es así, ya que los quarks "u" y "d" en el barión Λ_b se acoplan necesariamente a isospín 0 y la desintegración débil favorece la transición b⟶cc ̅s; quedando, por lo tanto, un quark "s" al final del proceso débil, el cual tiene isospín 0 que junto al anterior par "ud" darán un isospín total I=0. Así pues, estas desintegraciones podrían ofrecer información complementaria a la que se obtiene de los datos de la reacción de dispersión K^- p⟶KΞ cuyas componentes de isospín I=0 y I=1 se combinan para dar los resultados finales. Basamos nuestro estudio en los modelos WT+NLO (Model 1) y WT+NLO+Born (η chan) (Model 2) que han sido desarrollados en esta tesis para describir la dispersión K^- p. Las distribuciones de masa invariante producidas por ambos modelos son diferentes para las desintegraciones de Λ_b a los estados KΞ y ηΛ, siendo a su vez bastante diferentes respecto al espacio fásico, indicando la sensibilidad de estos procesos a la dinámica interna de la interacción fuerte en los estados finales. La diferencia entre modelos es mucho más apreciable en el proceso de desintegración Λ_b⟶J/ψ KΞ. La razón se deriva del hecho que la desintegración en ηΛ puede proceder de manera directa ("tree level"), mientras que para la desintegración de Λ_b que da lugar a una J/ψ no permite una formación del par KΞ directamente, a no ser que este se produzca vía la redispersión de los componentes primarios K ̅N y ηΛ. Por tanto, la reacción Λ_b⟶J/ψ KΞ es directamente proporcional a la amplitud de dispersión mesón-barión, concretamente a las componentes de I=0 correspondientes a ηΛ⟶KΞ y K ̅N⟶KΞ cuya interferencia puede dar lugar a patrones muy marcados. Estos modelos también predicen diferencias notables para las desintegraciones Λ_b en las regiones de energía donde se producen los pares KΞ y ηΛ, poniendo de manifiesto que la componente de I=0 de la interacción mesón-barión, que es la única posible por provenir de la desintegración Λ_b, no está bien fijada por los ajustes a los datos experimentales de las reacciones K^- p⟶KΞ. Las dos estructuras halladas recientemente en la distribución de masa invariante J/ψ p de la desintegración Λ_b⟶J/ψ K^- p que han sido asociadas a dos estados de pentaquark, con su plausible explicación en términos de un estado molecular con un barión y un par cc ̅, nos llevaron a estudiar la desintegración de la Λ_b en los estados finales J/ψ ηΛ. La desintegración Λ_b⟶J/ψ ηΛ, que puede conectarse en canales acoplados a la desintegración Λ_b⟶J/ψ K^- p, podría tener lugar con la misma intensidad y sería posible observar, en su distribución de masa invariante J/ψ Λ, un posible compañero extraño de los dos estados de pentaquarks observados por la colaboración LHCb. Conviene tener presente que cuando las resonancias N^* de encanto escondido fueron teóricamente predichas como estados moleculares utilizando varios métodos basados en la unitarización, algunos compañeros extraños como los estados Λ_b fueron encontrados. Aprovechando esta información, hemos predicho qué tipo de señal dejarían estos estados en las distribuciones de masa invariante ηΛ y J/ψ Λ de la reacción Λ_b⟶J/ψ ηΛ. Hemos visto que tomando los valores de las constantes de acoplamiento del estado Λ^* de encanto escondido a los canales D ̅^(0*) Ξ_c^' y J/ψ Λ obtenidos por los métodos basados en la unitarización, uno observaría una señal clara y con un apreciable pico en la distribución de masa invariante J/ψ Λ de la desintegración Λ_b⟶J/ψ ηΛ. También se estudió la dependencia de nuestros resultados a cambios razonables en los parámetros que caracterizaban los modelos involucrados en nuestra descripción del proceso, así como la dependencia en las posibles propiedades de dicho pentaquark. En todos los tests que se realizaron, la señal resonante seguía siendo claramente visible en la distribución de masa invariante J/ψ Λ. Esto nos hace pensar que en el caso que se llevara a cabo tal experimento podría dar prueba de la existencia de este nuevo estado. Este trabajo ha sido un primer paso hacia la construcción de un modelo quiral más completo en el sector S=-1 que nos será útil para analizar los venideros datos más precisos de la producción KΞ. Además, los hallazgos y características observados en este estudio indican que la medida de observables analizados aquí proporcionaría una información valiosa, hasta ahora novedosa, que enriquecería nuestro conocimiento de la interacción mesón-barión y nos ayudaría a progresar en la comprensión de la dinámica de los hadrones.

Le but de nos etudes est de construire une theorie unifiee des mesons et des baryons, qui est sensee modeliser la chromodynamique quantique (qcd) dans son regime non-perturbatif. Dans cette these, les mesons sont les champs elementaires et les baryons leurs excitations de type soliton topologique. Le degre d'arbitraire dans la determination du lagrangien effectif peut etre elimine si l'on tient compte de la phenomenologie bien connue du secteur des mesons. Cette derniere nous amene naturellement a considerer un lagrangien effectif contenant les mesons les plus legers , , , a#1, (chapitre i). Les parametres du modele sont determines en ajustant les observables du secteur mesonique. Nous construisons les solutions de type soliton dans le secteur a charge baryonique unite, et nous etudions les proprietes statiques des baryons. Nous avons etudie les interactions statiques entre ces solitons, et montre que des forces attractives ayant la bonne portee apparaissent dans le canal central de l'interaction nn. Ceci est a opposer a tous les calculs precedents effectues a partir du modele de skyrme, qui n'aboutissent qu'a des forces repulsives. Dans le but d'eclaircir le probleme de la masse des baryons dans les modeles ou ces derniers sont consideres comme des solitons topologiques, nous avons evalue la premiere correction quantique a la masse du soliton. Dans le chapitre ii, nous avons montre que cette correction est tres grande dans le cas du modele de skyrme original. Nous avons ensuite montre que les effets quantiques sont moins importants si l'on inclut des termes d'ordre superieur, par exemple un terme d'ordre six dans les derivees du champ du pion. Dans le chapitre iii nous avons etudie la stabilite des solitons topologiques, dans le cadre du systeme. Nous avons montre que les ambiguites existantes dans la litterature concernant ce probleme, disparaissent si le meson est suppose se transformer d'une facon homogene par une rotation du groupe chiral non lineaire. Ainsi nous avons montre que les mesons et jouent un role similaire dans le mecanisme de stabilisation du soliton

We use the nonperturbative techniques of current algebra and PCAC (partial conservation of axial-vector currents) to compute the nonleptonic weak decays K → 2π and 3π, as well as the two-body and nonresonant three-body decays of the charmed D and F(D(s)) mesons. In the case of two-body decays, the constituent quark model is employed to calculate the resulting unphysical meson-meson reduced matrix elements. Using an analogous current algebra - PCAC prescription, the three-body meson decays are expressed in terms of the previously determined two-body amplitudes. We utilize the pole model to extract baryon-baryon reduced matrix elements from the B → B' π and B'γ weak decays, which are then also computed in the constituent quark model. We make predictions for more than sixty decays with essentially no free parameters and, in most cases, find reasonable agreement with the data.

Cette thèse a utilisé la méthode des règles de somme de QCD pour étudier la nature des résonances du charmonium suivantes: Y(3930), Y(4140), X(4350), Y(4260), Y(4360) et Y(4660). Il y a des fortes indications que ces états ont des structures hadroniques non conventionnelles (ou exotiques) lorsque leurs masses respectives et les modes de désintégration observés expérimentalement sont incompatibles avec ce qui est attendu pour l'état conventionnel du charmonium.Le même phénomène se produit dans le secteur du bottomonium, où les nouveaux états Yb(10890) et Yb(11020), observeés récemment pourraient indiquer l'existence de nouveaux états exotiques du bottomonium. De cette façon, on vérifie que l'état Y(4140) peut être décrit soit par une structure moléculaire D*s D*s (0++) ou par une mélange entre les états moléculaires D*s D*s (0++) et D*D* (0++). Les états Y(3930) et X(4350) ne peuvent pas être décrites par les courants moléculaires D*D* (0++) et D*s D*so (1-+), respectivement. On vérifie également que la structure moléculaire psi' f0(980) (1--) réproduit très bien la masse de l'état Y(4660). Une extension naturelle au secteur du bottomonium indique que l'état moléculaire Y' f0(980) est un bon candidat pour l'état Yb(10890). On a également fait une estimation pour les états moléculaires possibles formées par des mésons D et B, ce qui pourra être observé dans des expériences futures au LHC.Une vaste étude, en utilisant le formalisme habituel des règles de somme et aussi le Double Rapport des règles de somme, est fait pour calculer les masses des baryons lourds en QCD. Les estimations pour les masses des baryons avec un (Qqq) et deux (QQq) quarks lourds sont un excellent test pour la capacité de la méthode de règles de somme à prédire les masses des baryons qui n'ont pas encore été observés
The QCD sum rules approach was used to study the nature of the following charmonium resonances: Y(3930), Y(4140), X(4350), Y(4260), Y(4360) and Y(4660). There is strong evidence that these states have a non-conventional (or exotic) hadronic structures since their respective masses and decay channels observed experimentally are inconsistent with expected for a conventional charmonium state. The same phenomenon occurs on the bottomonium sector, where new states like Yb(10890) and Yb(11020) observed recently could indicate the existence of new bottomonium exotic states. In this way, one verifies that the state Y(4140) could be described as a D*s D*s (0++) molecular state or even as a mixture of D*s D*s (0++) and D*D* (0++) molecular states. For the Y(3930) and X(4350) states, both cannot be described as a D*D* (0++) and D*s D*s0 (1−+), respectively. From the sum rule point of view, the Y(4660) state could be described as a ψ' f0(980) (1−−) molecular state. The extension to the bottomonium sector is done in a straightforward way to demonstrate that the Y' f0(980) molecular state is a good candidate for describing the structure of the Yb(10890) state. In the following, one estimates the mass of the exotic Bc-like molecular states using QCD sum rules - these exotic states would correspond to a bound states of D(*) and B(*) mesons. All of these mass predictions could (or not) be checked in a near future experiments at LHC.A large study using the Double Ratio of sum rules approach has been evaluated for the study of the heavy baryon masses in QCD. The obtained results for the baryons with one (Qqq) and two (QQq) heavy quarks will be an excellent test for the capability of the sum rule approach in predicting mass of the baryons which have not yet been observed

Afin de mesurer les durees de vie separees des hadrons beaux neutres et charges, les donnees enregistrees en 1991 et 1992 par le detecteur delphi du lep ont ete analysees. Les hadrons b sont identifies par leur desintegration en j psi, suivi de la desintegration de celui-ci en une paire de muons. Les performances du detecteur permettent de reconstruire avec precision les longueurs de vol des b dans le plan r phi, de meme que leur impulsion par une technique de regroupement de particules en jet, dont le j psi constitue le noyau. Le temps propre est ainsi determine evenement par evenement. L'estimation de la charge des hadrons b repose sur une methode de discrimination entre les particules qu'ils ont generees et celles provenant du processus de fragmentation. Apres selection, 80 evenements permettent de mesurer une duree de vie de 1,20 ps pour les hadrons b neutres et de 1,80 ps pour les b charges, avec une erreur de 0,40 ps dans les deux cas

The quantum kinetic equations for relativistic baryon-meson systems are derived from Kadanoff and Baym equations. It is shown that the virtual exchange of mesons create an effective Yukawa potential between the nucleons. Binding properties of nuclear matter are discussed and the problem of Coester line is explored which means that only three-particle correlations or relativistic effective masses can describe the binding of nuclear matter correctly. The derived kinetic equations show in-medium processes of scattering and particle creation and destruction which are forbidden for free-scattering. The corresponding in-medium cross sections are presented.