Propriedades da matéria nuclear em modelos de quarks constituintes

Abstract

o modelo de quarks constituintes, também conhecido como modelo de quarks não relativístico, forneceu a base fenomenológica para a construção da cromodinâmica quântica (QCD) como a teoria das interações fortes. Apesar do conceito de quark constituinte ainda ser controverso na QCD, muitas propriedades hadrônicas tais como espectros e interações hádron-hádron têm sido descritas razoavelmente bem com modelos de quarks constituintes quando aumentados com a inclusão da troca de um glúon motivada pela QCD. Nesta tese empregamos modelos de quarks constituintes para descrever propriedades de saturação da matéria nuclear simétrica e de nêutrons, a temperatura zero e a temperatura finita. A representação Fock-Tani é empregada para obter a partir de um modelo de quarks microscópico um hamiltoniano efetivo para núcleons compostos. A representação Fock-Tani é um formalismo de mapeamento que permite redescrever partículas compostas como partículas elementares em um espaço de Fock estendido, de modo que os métodos tradicionais de teorias de campos podem ser diretamente aplicados a operadores de campo representando partículas compostas. O hamiltoniano efetivo de núcleons é usado no formalismo das funções de Green termodinâmicas para calcular a auto-energia dos núcleons no meio nuclear e calcular as quantidades de interesse. Efeitos da troca de quarks entre núcleons na matéria nuclear foram avaliados empregando a aproximação de Hartree-Fock. Efeitos da estrutura interna dos núcleons sobre as propriedades de saturação da matéria nuclear foram investigados usando uma teoria efetiva quiral de quarks e glúons

Constituent quark models, also known as nonrelativistic quark models, provided the phenomenological basis for the construction of quantum chromodynamics (QCD) as the theory of the strong interactions. Although the concept of a constituent quark is still controvertial within QCD, many hadronic properties including spectra and hadron-hadron interactions have been reasonably well described within constituent quark models when augmented with the one-gluon exchange interaction motivated from QCD. In this thesis we employ constituent quark models to describe saturation properties of symmetric nuclear matter and nêutron matter at zero and finite temperatures. The Fock-Tani representation isemployed to derive from a microscopic quark model an eífective Hamiltonian for compositenucleons. The Fock-Tani representation is a mapping formalism that allows to redescribe composite particles as elementary particles in an extended Fock space, such that traditional field theoretic methods can be directly applied to field operators representing composite particles. The eífective nucleon Hamiltonian is used in the thermodynamic Green’s function formalism to derive the nucleon self-energy in nuclear matter and calculate quantities of interest. Effects of quark exchange between nucleons in nuclear matter have been evaluated employing the Hartree-Fock approximation. Effects of the internal structure of the nucleons on saturation properties of nuclear matter have been investigated using an eífective chiralfield theory of quarks and gluons at tree levei