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Neste trabalho calculamos o fator de forma e a constante de acoplamento para o vértice J/\'psi\'DD nos casos em que os mesons J/\'psi\' ou D estão fora da camada de massa, utilizando as técnicas das Regras de Soma da QD. Nós estudamos a regra de coma com dupla transformada de Borel da função de três pontos contendo duas corrente mesônicas pseudoescalares e uma vetorial. Encontramos assim a dependência de momento do fator de forma para cada caso e concluímos que elas levam à mesma constante de acoplamento, permitindo assim obter esta com maior precisão. Estudamos também a regra da soma da função de dois pontos dos mesons J/\'psi\' e D com o objetvo de aplicar os resultados destas regras de soma na função de três pontos. The J/\'psi\'-D-D form factor in QCD summation rules

We review the existing mass and decay width determinations of pentaquarks with QCD Sum Rules (QCDSR). We give special attention to the intermediate assumptions and choices which we are obliged to do in this approach. As an example, we present the full calculation of the pentaquark mass with Borel sum rules and also with Finite Energy Sum Rules (FESR). We also work out the calculation of the theta decay width. We take the opportunity to comment our publications on this subject and include new and unpublished material.

O objetivo deste projeto é analisar a natureza do bóson de Higgs, a saber, se ele pertence a um dubleto de SU(2)L como no modelo padrão, ou se o Higgs é um singleto desta simetria, o que ocorre, por exemplo, em modelos de quebra dinâmica de simetria. Utilizando os dados experimentais disponíveis, analisaremos os acoplamentos do Higgs com bósons vetoriais, bem como os acoplamentos tríplices de gauge, para testar a natureza do bóson de Higgs. The goal of this project is to study the nature of the Higgs boson, that is, to verify whether the Higgs boson belongs to a SU(2)L, as in the Standard Model, or whether it is a singlet under this symmetry, as predicted by dynamical symmetry breaking models. Using the available experimental data, we analyze the Higgs couplings to gauge bosons as well as triple gauge boson couplings in order to test the nature of the Higgs.

Nessa dissertação expomos uma abordagem teórica para lidar com decaimentos radiativos de moléculas mesônicas. Trata-se de um caminho promissor para descrever hádrons que se encontram próximos dos limiares de produção dos mésons D e B, e que não se encaixam no modelo tradicional de quarks. Aplicamos essa abordagem especificamente para o méson X(3872): considerando-o um composto molecular DD*, abordamos seus decaimentos radiativos X J/ e X (2S) . Contrariando afirmações anteriores, constatamos que o modelo molecular é compatível com os dados experimentais a respeito desses decaimentos. Em nossa modelagem usamos teorias efetivas e a chamada power-divergence subtraction (PDS). O esquema PDS é um método de renormalização que se contrapõe à popular subtração mínima e é especialmente designado para tratar fenômenos não-perturbativos, como estados ligados e ressonâncias. Verificamos que as físicas de longo e curto alcance do X são igualmente importantes naqueles decaimentos. Nossos cálculos estabelecem um limite mínimo para as larguras de decaimento, o que poderia em princípio ser testado experimentalmente. Além disso, nossos resultados podem auxiliar a construção de modelos para a estrutura de curto alcance do X. Essa dissertação também apresenta uma revisão sobre espalhamento quântico e teorias efetivas, arcabouços teóricos constantemente presentes em nossa abordagem. In this dissertation we present a theoretical approach to deal with radiative decays of meson molecules. This is a promising framework to understand mesons that lie near the production threshold of D and B mesons, and don\'t fit in the traditional quarkonia predictions. We apply this approach specifically to the meson X(3872): considering it a DD* molecule, we deal with its radiative decays X J/ and X (2S) . Contrary to previous claims, we demonstrate that the molecular model is compatible with the experimental radiative decay data. We use effective field theory techniques and the so called power-divergence subtraction (PDS) scheme. Based on the popular dimensional regularization and minimal subtraction scheme, PDS is designed to handle non-perturbative phenomena such as bound states and resonances. We find that short and long-distance physics are equally important in these decays. Our calculations set a lower limit to the corresponding decay widths, which can in principle be tested experimentally. Our results also may be used as guide to build models for the short-distance structure of the X(3872). Furthermore, this dissertation presents a review about quantum scattering and effective field theories, theoretical tools constantly present in our approach.

A confirmação de massas não-nulas para neutrinos define fenômenos relacionados à Física de Neutrinos como casos-teste de primordial importância para sondar cenários além do Modelo-Padrão. Em particular, experimentos futuros dedicados à detecção do Espalhamento Elástico Coerente de Neutrino-Núcleo podem ser ferramentas poderosas para impor limites em nova física leve. Neste trabalho, introduzimos uma abordagem completa para quantificar predições e obter a sensitividade de mediadores Z leve para dois experimentos propostos: um detector direcional de Câmara de Projeção Temporal de baixa pressão, vBDX-DRIFT, que utilizará neutrinos da Long Baseline Neutrino Facility; e vários possíveis experimentos a serem instalados na European Spallation Source. Comparamos os resultados obtidos com limites já existentes de alvo-fixo, aceleradores, neutrinos solares e experimentos de reator. Além disso, mostramos que esses experimentos têm o potencial de testar regiões inexploradas que, em certos casos, poderiam explicar o momento magnético anômalo do múon ou características peculiares do espectro cósmico de neutrinos observado pelo detector IceCube. The confirmation of non-zero Neutrino masses defines Neutrino Physics phenomena as test cases of central importance to probe scenarios beyond the Standard Model. In particular, future experiments dedicated to the detection of Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering may be powerful tools for constraining light new physics. In this work, we introduce a complete approach in order to quantify predictions and derive sensitivity on light Z mediators for two proposed experiments: a directional low-pressure Time Projection Chamber detector, BDX-DRIFT, that will utilize neutrinos produced at the Long Baseline Neutrino Facility; and several possible experiments to be installed at the European Spallation Source. We compare the results obtained with existing limits from fixed-target, accelerator, solar neutrino and reactor experiments. Furthermore, we show that these experiments have the potential to test unexplored regions that, in some case, could explain the anomalous magnetic moment of the muon or peculiar spectral features in the cosmic neutrino spectrum observed by IceCube.

Nesse trabalho procuramos por sinais de uma nova física através dos acoplamentos tríplices entre os bósons de gauge, dos acoplamentos do Higgs e dos acoplamentos entre os bósons de gauge e férmions em três análises diferentes. Na primeira, fizemos uma análise global com a maior parte dos dados acumulados do Grande Colisor de Elétrons e Pósitrons e do Grande Colisor de Hádrons, na segunda estudamos os operadores de dipolo eletrofracos com os dados disponíveis até 2019 e por último estudamos o impacto dos operadores fermiônicos na medida da largura do Higgs utilizando sua produção fora da camada de massa. Para isso, parametrizamos os efeitos da nova física em termos de uma lagrangiana efetiva com operadores de dimensão-seis. Com os dados de precisão eletrofracos, produção de um par de bósons de gauge eletrofracos, dados de Higgs e Drell-Yan, fizemos uma análise estatística onde os coeficientes de Wilson foram tratados como parâmetros livres. Baseamos nossa escolha de base de operadores aos que estão mais relacionados com o conjunto de dados. Em seguida, obtemos os intervalos de confiança permitidos dos coeficientes de Wilson. In this work we search for signals of a new physics through triple gauge couplings, Higgs couplings and gauge boson couplings to fermions in three different analysis. In the first one, weve made a global analysis with the most of the accumulated data from Large Electron-Positron collider and Large Hadron Collider, in the second it was studied the eletroweak dipole operators with the data available to 2019 and finally we studied the impact of the fermionic operators in the measure of the Higgs width using off-shell process. For this, we parametrize the new physics effects in terms of an effective lagrangian with dimension-six operators. With the eletroweak precision data, eletroweak diboson production data, Higgs data and Drell-Yan, we perform a statistical analysis where the Wilson coefficients are treated as free parameters. We base our choice of operators which are most related to the data set. Next, we obtain the allowed confidence intervals for the Wilson coefficients.

In the absence of direct observations of new physics at the LHC, precision physics plays an important role in the search for phenomena beyond the Standard Model (SM). In this situation, the fundamental parameters of the SM, such as quark masses and the strong coupling, αs, must be known with high precision. One of the most powerful methods to extract the charm- and bottom-quark masses, mc and mb, as well as the strong coupling, is the use of sum-rules for the vector and pseudo-scalar heavy-quark current correlators. At present, the increasing precision of experimental data and lattice simulations may not directly translate into more accurate determinations of mc, mb and αs, as the perturbative uncertainty due to the residual renormalization-scale dependence dominates the final error of these parameters. In this work, we extended the analysis of Grozin and Sturm for the vector correlator and calculated, for the first time, the small-momentum expansion of the pseudo-scalar, scalar and axial-vector correlators in the large-β0 limit. We performed a detailed study of the singularities of the Borel transforms and the higher-order behaviour of the perturbative series of these correlators. With the knowledge of the structure of renormalon singularities in the Borel transforms, we can design new observables with tamed perturbative behaviour that can lead to improved determinations of quark masses and αs based on heavy-quark current correlators. Na ausência de observação direta de nova física no LHC, a física de precisão desempenha um papel fundamental na busca por fenômenos além do Modelo Padrão (SM). Nesta situação, os parâmetros fundamentais do SM, como as massas dos quarks e o acoplamento forte, αs, devem ser conhecidos com alta precisão. Um dos métodos mais poderosos para se extrair as massas dos quarks charm e bottom, mc e mb, bem como acoplamento forte, é o uso de regras de soma para os correlatores de quark pesado vetorial e pseudo-escalar. No momento, um aumento na precisão dos dados experimentais ou simulações de QCD na rede não devem permitir determinações ainda mais precisas de mc, mb e αs, visto que a incerteza perturbativa relacionada à dependência residual na escala de renormalização domina os erros finais desses parâmetros. Neste trabalho, nós estendemos a análise de Grozin e Sturm no correlator vetorial e calculamos, pela primeira vez, a expansão de baixos momentos para os correlatores pseudo-escalar, escalar e vetor-axial no limite large-β0. Fizemos um estudo detalhado sobre as singularidades nas transformadas de Borel e sobre o comportamento perturbativo em ordens mais altas desses correlatores. Com o conhecimento da estrutura de singularidades to tipo renormalons nas transformadas de Borel, nós podemos construir novos observáveis com melhor comportamento perturbativo que podem permitir uma melhora nas extrações das massas dos quarks e do acoplamento forte através dos correlatores de corrente com quark pesado.

In this work we explore some uses of effective field theories (EFTs) to shed some light on modern problems in high energy physics, such as neutrino masses, dark matter/dark sectors and the hierarchy problem. In particular, we will analyze the problem of the detection of cosmic background neutrinos (and how the presence of physics beyond the standard model can affect it), the renormalization group properties of dark sectors that communicate with the standard model via mediators that carry a flavor charge and, finally, the gravitational imprints of a candidate to solve the hierarchy problem, the relaxion. Neste trabalho exploramos alguns usos das teorias efetivas de campos (EFTs) para dar alguma luz sobre problemas modernos na física de altas energias, tais como as massas dos neutrinos, a matéria escura e os setores escuros. Em particular, vamos analisar o problema da detecção do fundo cósmico de neutrinos (e como a presença da física além do modelo padrão pode afetá-lo), as propriedades do grupo de renormalização dos setores escuros que se comunicam com o modelo padrão via mediadores que carregam uma carga de sabor e, finalmente, os sinais gravitacionais de um candidato a resolver o problema da hierarquia, o relaxion.

Thanks to the work of thousands of physicists over the past 80 years, we now have a remarkable understanding of how nature behaves at high energies. Everything in the Universe, from the most distant quasar to the smallest atom, is made of what we call fundamental particles. These particles are governed by four different forces: strong, weak, electromagnetic and gravitational. Developed in the early 1970s, the so-called Standard Model of particle physics is capable of describing how particles are related to three of these forces. Since it was first proposed, the Standard Model has successfully explained several experimental results to an outstanding precision, and correctly predicted the existence of many new particles, including the famous Higgs boson. However, even though it is currently our best description of the subatomic world, the Standard Model does not explain the complete picture. One major problem is that the theory fails to describe gravity and to answer why this fundamental force is much weaker than the others. Another big difficulty is what physicists call the hierarchy problem, which refers to the sensitivity of the Higgs mass to new scales. Besides these two, there are many other questions left unanswered by the Standard Model, such as the matter-antimatter asymmetry, the nature of dark matter and dark energy, the strong CP problem, and the mass of neutrinos. Thus, it became clear there must be new physics hidden deep in the Universe. In the past few years, physicists have dedicated themselves to the development of different extensions of the Standard Model. Since precision experiments have been crucial in establishing the validity of our current description, they will also be instrumental to assess whether new physics is already manifesting itself in experimental data. Focusing on the phenomenological constraints that precision measurements can provide on the gauge sector of the electroweak group, we aim to pursue a new precision program in which the most generic modifications due to new physics will be considered. We intend to apply this formalism to theories that extend the Standard Model gauge symmetry by a new Abelian group called U(1)X. The gauge boson associated with U(1)X can mix with both the Standard Model Z boson and photon through the kinetic term. Furthermore, depending on how we choose to break this extra symmetry, the new gauge boson X can also have a mass mixing with them. As we will show, such mixings imply in three new eigenstates. The photon and Z boson we observe are now a mixture of the Standard Model fields and the X boson field. The same is true for the third observable eigenstate, which is known as Z\' boson. In this work, we propose the Z\' to be in the MeV-GeV mass range. Such mass range has been of great interest to physicists since they realized new particles can be quite light and still have evaded discovery in particle accelerators. Modifications of electroweak observables due to the presence of a light Z\' boson have not been studied systematically in the literature to date. Thus, our analysis consists in performing a global fit to the W boson mass and other eleven observables measured at the Z resonance. This allows us to determine an exclusion region in the parameter space of our model, and establish the mass range of the Z\' boson consistent with current experimental data. Finally, we can check whether our model is able to explain the tension between the theoretical and experimental values of the muon magnetic moment. Such discrepancy is now considered one of the most stringent constraints on potential new physics effects. Graças ao trabalho de milhares de físicos nos últimos 80 anos, atualmente nós temos uma compreensão extraordinária de como a natureza se comporta em altas energias. Tudo no Universo, do quasar mais distante ao menor átomo, é constituído do que chamamos de partículas fundamentais. Essas partículas são governadas por quatro diferentes forças: forte, fraca, eletromagnética e gravitacional. Desenvolvido no início da década de 1970, o chamado Modelo Padrão da física de partículas é capaz de descrever como as partículas estão relacionadas a três dessas forças. Desde que foi proposto, o Modelo Padrão conseguiu explicar diversos resultados experimentais com uma precisão excepcional. Além disso, foi capaz de prever corretamente a existência de muitas novas partículas, incluindo o famoso bóson de Higgs. No entanto, embora seja nossa melhor descrição do mundo subatômico até agora, o Modelo Padrão não explica o quadro completo. Um dos maiores problemas é que a teoria falha em descrever a gravidade e explicar o porquê dessa força fundamental ser muito mais fraca do que as demais. Outra grande dificuldade é o que os físicos chamam de problema da hierarquia, que se refere à sensibilidade da massa do Higgs à novas escalas. Há ainda muitas outras questões deixadas sem resposta pelo Modelo Padrão, como a assimetria entre matéria e antimatéria, a natureza da matéria escura e da energia escura, o problema da violação CP forte e a massa dos neutrinos. Assim, ficou claro que deve haver nova física escondida no Universo. Nos últimos anos, os físicos têm se dedicado ao desenvolvimento de diferentes extensões do Modelo Padrão. Como os testes de precisão foram cruciais para estabelecer a validade da nossa atual descrição, eles também serão importantes para determinar se nova física já está se manifestando nos dados experimentais. Focando nas restrições fenomenológicas que os testes de precisão podem impor sobre o setor eletrofraco, pretendemos buscar um novo programa de precisão no qual serão consideradas as modificações mais genéricas devido à nova física. Nós aplicaremos este formalismo à teorias que estendem a simetria de gauge do Modelo Padrão com um novo grupo Abeliano chamado U(1)X. O bóson de gauge associado a U(1)X pode se misturar com o bóson Z e o fóton do Modelo Padrão através de um termo cinético. Além disso, dependendo de como escolhemos quebrar essa simetria extra, o novo bóson de gauge X pode também se misturar com ambos a partir de um termo de massa. Como mostraremos, tais misturas implicam em três novos auto-estados. O fóton e o bóson Z que observamos agora serão uma mistura dos campos do modelo padrão e do bóson X. O mesmo é verdade para o terceiro auto-estado observável, conhecido como bóson Z\'. Neste trabalho, propomos que o Z\' tenha uma massa na região do MeV-GeV. Essa faixa de massa tem sido de grande interesse para os físicos, já que novas partículas podem ser muito leves e, ainda assim, não terem sido descobertas nos aceleradores de partículas. Acreditamos que as modificações dos observáveis eletrofracos devido à presença de um bóson Z\' leve não foram estudadas sistematicamente na literatura. Portanto, nossa análise consiste em realizar um fit global para a massa do bóson W e outros onze observáveis medidos na ressonância do Z. Isso nos permite determinar uma região de exclusão no espaço de parâmetros do nosso modelo, estabelecendo a faixa de massa do bóson Z\' que é consistente com os atuais dados experimentais. Finalmente, podemos verificar se nosso modelo é capaz de explicar a tensão entre os valores teórico e experimental do momento magnético do múon. Essa discrepância tem sido considerada uma das restrições mais rigorosas sobre os potenciais efeitos de nova física.

In this thesis the Hierarchy Problem of particle physics is studied, in particular both its formulation and some of its solutions, namely Supersymmetry, Composite Higgs models, Twin Higgs models and Cosmological Relaxation models. In the first part the Hierarchy Problem is defined as two different problems: the Scalar Mass Problem and the Hierarchy Paradigm, which are related to the inconsistencies within the Effective Field Theory framework and the concept of naturalness, respectively. A review of each of the aforementioned solutions is presented by developing their basic theoretical formulation, focusing on how they solve the Hierarchy Problem, and their minimal implementation. Furthermore, recent experimental bounds of the corresponding minimal models are discussed. On top of this, a novel model-independent approach to Cosmological Relaxation models based on effective theories is developed. Finally, the characterisation of each model in terms of the Scalar Mass Problem and the Hierarchy Paradigm is obtained. Nesta dissertação é estudado o Problema da Hierarquia de física de partículas, em particular tanto a sua formulação como também algumas de suas soluções, nomeadamente Supersimetria, modelos de Higgs Composto, modelos de Higgs Gêmeos e modelos de Relaxamento Cosmológico. Na primeira parte deste trabalho define-se a questão como dois problemas distintos: o Problema da Massa Escalar e o Paradigma da Hierarquia, que estão relacionados respectivamente às inconsistências dentro do contexto de Teorias de Campos Efetivas e ao conceito de naturalidade. São revisadas, a partir de sua formulação teórica baseada em primeiros princípios e com foco em como solucionam o Problema da Hierarquia, as soluções acima mencionadas juntamente com suas implementações mínimas. Além disso, restrições experimentais dos respectivos modelos mínimos são discutidas. Em particular, uma nova abordagem independente de modelo fundamentada em teorias efetivas para os modelos de Relaxamento Cosmológico é desenvolvida. Finalmente, obtém-se uma caracterização de cada solução com base na classificação entre o Problema da Massa Escalar e o Paradigma da Hierarquia.

In this thesis we aim to test if Landau\'s two-component superfluid model is compatible with the quark-gluon-plasma description. We follow the test proposed by Chernodub et. al. [Two-component liquid model for the quark-gluon plasma. Theor. Math. Phys., v. 170, p. 211–216, 2012]. We start by reviewing the building process of a field theory with gauge symmetries and discussing the conservation laws associated to the theory’s symmetries. We explore the thermodynamic approach to quantum theory and the interesting fact that, when combined with a field theory, the path-integral formulation for quantum field theories emerges naturally. We also present the necessity of introducing a momentum cutoff into the theory and show that embedding space-time on a lattice is a way to introduce this cutoff and renormalize the theory. As a bonus, this also allows the numerical and non-perturbative evaluation of observables. We overview the phenomenological aspects of relativistic heavy-ion collisions and Landau’s two-component model for superfluids, along with a quantum-field-theory motivation for it, and explain details of the test proposed by Chernodub et. al.. Lastly, we show the implementation details of our simulation along with results. We do not see evidence that the proposed superfluid model is able to describe the plasma. We speculate that this might be caused by the absence of fermions in our simulations. Nesta tese nosso objetivo é testar se o modelo de Landau de duas componentes para superfluidos é compatível com a descrição do plasma de quarks e glúons. Seguimos o teste proposto por Chernodub et. al. [Two-component liquid model for the quark-gluon plasma. Theor. Math. Phys., v. 170, p. 211–216, 2012]. Começamos revisando o processo de construção de uma teoria de campo com simetria de gauge e discutindo as leis de conservação associadas às simetrias da teoria. Exploramos a abordagem termodinâmica para teoria quântica e o interessante fato de que, quando combinada com uma teoria de campo, a formulação de integrais de trajetória para teorias quânticas de campo emerge naturalmente. Também apresentamos a necessidade de se introduzir um corte de momento na teoria, e mostramos que embutir o espaço-tempo em uma rede é um meio de introduzir o corte na teoria e renormalizá-la. Como um bônus, isso também permite o cálculo numérico e não-perturbativo de observáveis. Apresentamos um panorama dos aspectos fenomenológicos da colisão de íons pesados relativísticos e o modelo de duas componentes de Landau para superfluidos, bem como uma motivação de teoria quântica de campo para ele, e explicamos detalhes do teste proposto por Chernodub et. al.. Por fim, mostramos os detalhes de nossa implementação juntamente com nossos resultados. Não vemos evidência de que o modelo de superfluidod proposto seja capaz de descrever o plasma. Nós especulamos que isto possa ser causado pela ausência de férmions em nossas simulações.

The electroweak hierarchy problem is one of the most important puzzles of particle physics that remains without conclusive answer nowadays. One of the most recent new class of solutions to this problem is presented in this thesis, i.e., the cosmological relaxation of the electroweak scale. In this framework, we postulate the existence of a new particle, the relaxion, which drives the Higgs mass to values much smaller than the cutoff of the theory during inflation. As tools to develop this subject, this work presents a resume of chiral perturbation theory, the strong CP problem, axions and the eta prime particle. Finally, we will describe the most simple model of cosmological relaxation of the electroweak scale and the non-QCD model, where a new strong group SU(N) forms a condensate that interacts with the relaxion. O problema da hierarquia eletrofraco é um dos enigmas mais importantes da física de partículas que continua sem uma solução conclusiva hoje em dia. Uma nova classe de soluções, dentre as mais recentes, para este problema é apresentado nessa dissertação, i.e., o relaxamento cosmológico da escala eletrofraca. Neste quadro, nós postulamos a existência de uma nova partícula, o relaxion, que conduz a massa do bóson de Higgs para valores muito menores que o cutoff da teoria durante a inflação. Como ferramentas para desenvolver este assunto, este trabalho apresenta um resumo de teoria de perturbação quiral, o problema CP forte, axions e a partícula eta prime. Finalmente, iremos descrever o modelo mais simples de relaxamento cosmológico da escala eletrofraca e o modelo sem-QCD, onde um novo grupo de interação forte SU(N) forma um condensado que interage com o relaxion.

The Standard model of particle physics provides a successful theory to understand the experimental results of the electroweak and strong interactions. However, it does not have a satisfactory explanation for the hierarchy problem. Many extensions of the Standard Model that solve the hierarchy problem result in new particles. We will study the phenomenology of vector-like fermions resulting in theories where the Higgs boson is typically a pseudo-Nambu-Goldstone boson. In these theories we study the case where a heavy fermion will be heavier than a heavy gluon, and then the channel of a heavy fermion decaying into a color octet is considered. We study this phenomenology at high energy colliders, both the LHC as well as future machines. O modelo padrão de física de partículas fornece uma teoria bem-sucedida para entender os resultados experimentais das interações eletrofracas e fortes. No entanto, não tem uma explicação satisfatória para o problema de hierarquia. Muitas extensões do Modelo Padrão que resolvem o problema hierarquia resultam em novas partículas. Estudaremos a fenomenologia de férmions vetoriais resultando em teorias onde o bóson de Higgs é tipicamente um bóson pseudo-Nambu-Goldstone. Nessas teorias, estudaremos o caso em que um férmion pesado será mais pesado do que um glúon pesado, e então o canal de um férmion pesado decaindo em um octeto de cor é considerado. Estudamos esta fenomenologia em colisores de alta energia, tanto para o LHC quanto as futuras máquinas.

As correções perturbativas da QCD aos decaimentos hadrônicos do tau são obtidas a partir da expansão da função de Adler. Acredita-se que esta série é assintótica e melhor entendida quando sua transformada de Borel é considerada. Usamos o método matemático dos Aproximantes de Padé para reconstruir a transformada de Borel da série e extrair informação sobre as correções de ordens mais altas bem como os pólos devidos aos renôrmalons associados com a divergência da série. Primeiramente, testamos o método no limite large-β0 da QCD, onde a série perturbativa é conhecida em todas as ordens. Neste limite observamos que a variação de esquema de renormalização do acoplamento forte, αs, pode ser útil para a construção de aproximantes que convergem mais rapidamente. Aplicamos o método na QCD completa para obtermos previsões sobre as principais características da série. Em QCD a estrutura analítica da transformada de Borel da função de Adler torna as aproximações com Padés menos eficientes, o que se reflete em incertezas maiores. Chegamos ao resultado de 570 ± 285 para o coeficiente do termo α5s. Devido ao fato de a série prevista pelos aproximantes apresentar comportamento divergente de sinal não-alternado, há uma indicação de que singularidades do tipo infra-vermelho contribuem mais para os coeficientes da série em ordens intermediárias. Além disso, apesar de os resultados para a soma de Borel da função δ(0) serem compatíveis com as duas prescrições mais usadas para fixar a escala de renormalização em decaimentos do tau, o Padé apresenta uma leve preferência pela prescrição de ordem fixa (ou FOPT). Perturbative QCD corrections to hadronic tau decays are obtained from the expansion of the Adler function. This series is believed to be asymptotic and is better understood when its Borel transform is considered. We use the mathematical method of Padé approximants to reconstruct the Borel transformed series and extract information about higher order corrections as well as renormalon poles associated with the divergence of the series. First, the method is tested in the large-β0 limit of QCD, where the perturbative series is known to all orders. In this limit, we observe that the renormalization scheme variation of the strong coupling, αs, can be useful in constructing approximants that converge faster. We apply the method in complete QCD to obtain predictions about the main characteristics of the series. In QCD, the analytical structure of the Borel transform of the Adler function makes the approximations with Padés less efficient, which is reflected in larger uncertainties. We obtain the result 570 ± 285 for the coefficient of the term α5s. The fixed sign nature of the series predicted by the PAs indicates that there is an indication that infrared singularities contribute more to the coefficients of the series in intermediate orders. In addition, although the results for the Borel sum of the function δ(0) are compatible with the two most frequently used prescriptions for setting the renormalization scale in tau decays, Padé approximants show a slight preference for fixed order prescription (or FOPT).

In this dissertation we use the gauge/gravity duality approach to study the dynamics of strongly coupled non-Abelian plasmas. Ultimately, we want to understand the properties of the quark-gluon plasma (QGP), whose scientifc interest by the scientific community escalated exponentially after its discovery in the 2000\'s through the collision of ultrarelativistic heavy ions. One can enrich the dynamics of the QGP by adding an external field, such as the baryon chemical potential (needed to study the QCD phase diagram), or a magnetic field. In this dissertation, we choose to investigate the magnetic effects. Indeed, there are compelling evidences that strong magnetic fields of the order $eB\\sim 10 m_\\pi^2$ are created in the early stages of ultrarelativistic heavy ion collisions. The chosen observable to scan possible effects of the magnetic field on the QGP was the viscosity, due to the famous result $\\eta/s=1/4\\pi$ obtained via holography. In a first approach we use a caricature of the QGP, the $\\mathcal{N}=4$ super Yang-Mills plasma to calculate the deviations of the viscosity as we add a magnetic field. We must emphasize, though, that a magnetized plasma has a priori seven viscosity coefficients (five shears and two bulks). In addition, we also study in this same model the anisotropic heavy quark-antiquark potential in the presence of a magnetic field. In the end, we propose a phenomenological holographic QCD-like model, which is built upon the lattice QCD data, to study the thermodynamics and the viscosity of the QGP with an external strong magnetic field. Nesta dissertação utilizamos uma abordagem via dualidade gauge/gravity para estudar a dinâmica de plasmas não-Abelianos fortemente interagentes. Nosso objetivo último visa aplicações para o plasma de quarks e glúons (QGP), cujo interesse científico cresceu exponencialmente depois de sua descoberta em meados dos anos 2000 ao colidir-se íons ultrarelativísticos. Podemos enriquecer a dinâmica do QGP ao adicionarmos campos externos, como o potencial químico (para exploração do diagrama de fases hadrônico), ou um campo magnético. Nesta dissertação, tomamos como norte a exploração dos efeitos magnéticos. De fato, acredita-se que campos magnéticos da ordem de $eB\\sim 10 m_\\pi^2$ sejam criados nos estágios iniciais do QGP. O observável escolhido para sondar possíveis efeitos do campo magnético no QGP foi a viscosidade, em partes pelo famoso resultado $\\eta/s=1/4\\pi$ obtido holograficamente. Utilizamos num primeiro momento uma caricatura da QCD, a $\\mathcal{N}=4$ super Yang-Mills para calcular o que muda na viscosidade com o advento do campo magnético. Devemos salientar, contudo, que um plasma altamente magnetizado possui a priori sete coeficientes de viscosidade (cinco de cisalhamento e duas volumétricas). Também exploramos, nesse mesmo modelo, o potencial de um par pesado de quark-antiquark na presença de um campo magnético. Por fim, propomos um modelo holográfico fenomenológico mais semelhante a QCD, sendo ele ``calibrado\'\' pelos dados da QCD na rede, para estudar a termodinâmica e a viscosidade do QGP imerso num forte campo magnético.

Nesta tese, discutimos em detalhes a técnica das Regras de Soma da QCD (RSQCD) e suas aplicações em sistemas hadrônicos situados na região de massa do charmônio. Em particular, calculamos a massa, as constantes de decaimento e acoplamento, bem como a largura de decaimento dos estados $Y(4260)$,$Y(3940)$ e $Z_c^+(3900)$. Além disso, consideramos a existência do parceiro estranho deste último, o $Z^+_{cs}(3970)$, e calculamos sua largura de decaimento de modo a prever seu valor em futuros experimentos. Usamos modelos ditos exóticos para descrever tais estados. Para o $Y(4260)$ e o $Y(3940)$ usamos correntes de mistura charmônio - tetraquarks. Para os estados carregados usamos uma corrente de tetraquarks. Como resultado das aplicações das RSQCD nesses sistemas, obtivemos valores de massa e largura compatíveis com os valores experimentais medidos pelas colaborações BESIII, Belle, Babar e CLEO-c. Dessa forma, podemos afirmar que os modelos utilizados fornecem uma boa interpretação para esses estados. Investigamos também, aplicando técnicas de teorias efetivas, os estados carregados $Z^+_c(4025)$ e novamente o $Z_c^+(3900)$, além dos estados no setor do bottom $Z^+_b(10610)$ e $Z_b^+(10650)$. Usamos as Lagrangianas da Simetria Oculta de Calibre Local (HGS) e também as regras da Simetria de Spin do Quark Pesado (HQSS) para determinarmos as interações $D\\bar{D}^*$, $D^*\\bar{D}^*$, $B\\bar{B}^*$ e $B^*\\bar{B}^*$ via troca de mésons vetoriais pesados e devido à troca de dois píons correlacionados e não correlacionados entre si. Determinamos o potencial para cada interação e, com isso, procuramos por pólos na solução da matriz $T$ na equação de Bethe-Salpeter, cujo kernel é dado pelo potencial. Como resultado desses estudos, obtivemos para as interações no setor do charme, estados ligados cuja massa e largura estão em razoável acordo com os estados carregados $Z^+_c(4025)$ e $Z_c^+(3900)$. Para as interações no setor do bottom, obtemos um estado fracamente ligado próximo do limiar de massa $B\\bar{B}^*$ cuja largura e massa são compatíveis com a estrutura $Z_b^+(10610)$ observada pela Colaboração Belle. Obtivemos um cusp no limiar de massa $B^*\\bar{B}^*$ próximo do valor da estrutura $Z_b^ (10650)$ In this thesis, we discuss in details the QCD Sum Rules (QCDSR) technique and its application to the study of hadronic systems situated in the charmonium mass region. In particular, we applied QCDSR to calculate hadronic properties such as the mass, the coupling contants as well as the total decay width of the $Y(4260)$, $Y(3940)$ and $Z_c^+(3900)$ charmoniumlike states. We have also predicted the decay width of the strange partner of the $Z_c^+(3900)$, called $Z_{cs}^+(3970)$, to be searched in future experiments. In order to describe these states, we used exotic models. For $Y(4260)$ and $Y(3940)$ states we used mixed charmonium-tetraquarks interpolating currents. For the charged states we used tetraquark currents. As a result of the application of QCDSR to these systems, we obtained masses and decay widths in good agreement with the experimental values measured by BESIII, Babar, and CLEO-c collaborations. Therefore, the currents we used within QCDSR approach provide a good interpretation for these states. Furthermore, applying effective field theories techniques, we also investigated the charged states $Z_c^+(4025)$ and $Z_c^+(3900)$, in addition to $Z^+_b(10610)$ and $Z_b^+(10650)$ in the bottom sector. Specifically, we used hidden local symmetry Lagrangians (HGS) together with heavy quark spin symmetry rules (HQSS) in order to study the interactions $D\\bar{D}^*$, $D^*\\bar{D}^*$, $B\\bar{B}^*$ and $B^*\\bar{B}^*$ by means of the heavy vector exchange and also from the exchange of two pions, interacting and noninteracting among themselves. We obtained the potencial for each interaction, then we used them as a kernel of the Bethe-Salpeter equation in order to look for poles in the $T$-matrix. Our aim was to relate these poles with the charmoniumlike states of interest. As a result, in the charm sector, we obtained bound states whoses masses and widths are in a good agreement with the charged states we have studied. With respect to the bottom sector, we have found a loosely bound state very close to the $B\\bar{B}^*$ threshold with mass and width compatible with the structure $Z_b(10610)$ observed by Belle colaboration. We have obtained a cusp in the $B^*\\bar{B}^*$ threshold very close to the mass of the $Z_b^+(10650)$ state.

Neste trabalho buscamos explorar os efeitos do campo magnético, criado em colisões de íons pesados não-centrais, em estados ligados. Motivados pelo caso do átomo de hidrogênio, onde a presença do campo magnético deixa o estado mais ligado,estudamos o caso dos mésons B e D. Inicialmente trabalhamos com a equação de Schrödinger e utilizamos o modelo de potencial de Cornell que faz uma boa descrição da espectroscopoia de mésons pesados. Em seguida, utilizando as regras de soma da QCD, procuramos introduzir o efeito do campo magnético no cálculo da massa de mésons. O ponto de partida foi substituir o propagador livre dos quarks pelo propagador de Schwinger, que corresponde ao propagador de um férmion na presença de um campo magnético externo e constante. Tratamos do limite de campo fraco, onde eB « m2 « M2 e o de campo muito forte, onde eB » M2, sendo m a massa do quark leve e M a massa do quark pesado. Em todos os casos observamos uma tendência da queda na massa do méson devido ao campo magnético. Esta mudança poderia ter diversas implicações fenomenológicas, como por exemplo na taxa de produção do quarkonium, que ilustramos utilizando o modelo de evaporação de cor. At the present work, we explore the effects of the magnetic field on bound states. Such field is generated by non-central heavy ion collisions. Since the presence of magnetic field results in more deeply bounded states for the hydrogen, we will analyze the cases of mesons B and D. Initially we investigate the Cornell potential in the Schrödinger equation, which is usually a good description of the spectroscopy of heavy mesons. Next, as we examine the model using QCD sum rules, we tried to introduce the magnetic field and its consequences in the meson mass calculation. The starting point was to substitute the free propagator of quarks by the Schwinger propagator, which corresponds to the propagator of a fermion in the presence of an external constant magnetic field. We explored the weak field limit, where eB « m2 « M2 and of very strong fields, where eB » M2, for m being the mass of the light quark and M the mass of the heavy quark. In all cases we observed a trend of decreased meson mass due to the magnetic field. These variations could have many phenomenological implications; for instance, the production rates of quarkonium, illustrated by the method of color evaporation.

Nesta tese de doutorado é utilizado o método das Regras de Soma da QCD para estudar a natureza dos novos estados ressonantes do charmonium: Y(3930), Y(4140), X(4350), Y(4260), Y(4360) e Y(4660). Há fortes evidências de que estes estados possuam estruturas hadrônicas não convencionais (ou exóticas) uma vez que as suas respectivas massas e canais de decaimento observados experimentalmente são inconsistentes com o que é esperado para o estado ressonante convencional do charmonium, J/psi. O mesmo fenômeno ocorre no setor do bottomonium, onde os novos estados Yb(10890) e Yb(11020) observados recentemente poderiam indicar a existência de novos estados exóticos do bottomonium. Neste sentido, verifica-se que o estado Y(4140) poderia ser descrito ou por uma estrutura molecular Ds*Ds* (0++) ou mesmo uma mistura entre estados moleculares Ds*Ds* (0++) e D*D* (0++). Já os estados Y(3930) e o X(4350) não podem ser descritos por correntes moleculares D*D* (0++) e Ds*Ds* (1-+), respectivamente. Verifica-se também que a estrutura molecular Psi(2S) f_0(980) (1--) descreve muito bem a massa do estado Y(4660). Uma extensão ao setor do bottomonium indica que o estado molecular Y(2S) f_0(980) é um bom candidato para descrever a estrutura do estado Yb(10890). É feita também uma estimativa para os possíveis estados moleculares formados por mésons D(*) e B(*), que poderão ser observados em futuros experimentos realizados pelo LHC. Um amplo estudo, utilizando o formalismo das Regras de Soma e também da Dupla Razão das Regras de Soma, é feito para calcular as massas dos bárions pesados na QCD. As estimativas para as massas dos bárions com um (Qqq) e com dois (QQq) quarks pesados são um excelente teste para a capacidade do método das regras de soma em prever a massa dos bárions que ainda não foram observados. In this thesis, the QCD sum rules approach was used to study the nature of the new charmonium resonances: Y(3930), Y(4140), X(4350), Y(4260), Y(4360) and Y(4660). There is a strong evidence that these states have non-conventional (or exotic) hadronic structures since their respective masses and decay channels observed experimentally are inconsistent with what expected for a conventional charmonium state, J/psi. 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 Ds*Ds* (0++) molecular state or even as a mixture of Ds*Ds* (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 Ds*Ds* (1-+), respectively. From a sum rule point of view, the Y(4660) state could be described as a Psi(2s) f_0(980) (1--) molecular state. The extension to the bottomonium sector is done in a straightforward way to demonstrate that the Y(2S) f_0(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 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 unobserved heavy baryons, with one (Qqq) and two (QQq) heavy quarks will be an excellent test for the capability of the sum rule approach in predicting their masses.

Recentemente, a colaboração CDF encontrou evidência para uma nova ressonância do tipo do charmônio no espectro de massa invariante do decaimento $B^{\\pm} ightarrow K^{\\pm} J/\\psi \\phi$. Esta ressonância tem uma massa de $4274.4^{+8.4}_{-6.7} \\, \\mathrm(estat) \\, \\pm 1.9 (sist) \\, \\mathrm$ - recebendo, portanto, o nome de Y(4274) - e largura total de decaimento de $32.3^{+21.9}_{-15.3} \\, \\mathrm(estat) \\, \\pm 7.6 (sist) \\, \\mathrm$. A significância estatística para esta estrutura é cerca de 3.1 $\\sigma$. Usando as regras de soma da QCD e um modelo molecular similar a um modelo proposto anteriormente para explicar a estrutura das ressonâncias Y(3930) e Y(4140), estudamos o Y(4274) como a molécula hadrônica $D_ \\bar_s + h.c.$ com $J^=0^{-+}$, e seu possível parceiro molecular, a molécula $D_ \\bar + h.c.$. Obtivemos que $m_{D_ \\bar_} = (4.78 \\pm 0.54) \\, \\mathrm$, um resultado compatível, dentro da estimativa do erro, com a massa do Y(4274). Para seu parceiro molecular, temos que $m_{D_ \\bar} = (4.55 \\pm 0.49) \\, \\mathrm$. Os estados moleculares análogos do tipo do botomônio, $B_ \\bar_s + h.c.$ e $B_ \\bar+h.c.$, também foram estudados. Recently, the CDF collaboration found evidence for a new charmonium-like resonance on the $B^{\\pm} ightarrow K^{\\pm} J/\\psi \\phi$ invariant mass spectrum. This resonance has a mass of $4274.4^{+8.4}_{-6.7} \\, \\mathrm(stat) \\, \\pm 1.9 (syst) \\, \\mathrm{MeV}$ - thus being named the Y(4274) resonance - and total decay width of $32.3^{+21.9}_{-15.3} \\, \\mathrm(stat) \\, \\pm 7.6 (syst) \\, \\mathrm{MeV}$. The statistical significance of this structure is approximately 3.1 $\\sigma$. Using the QCD sum rules and a molecular model similar to a model previously proposed to explain the strutcture of the Y(3930) and Y(4140) resonances, we studied the Y(4274) as the hadronic molecule $D_{s0} \\bar{D}_s + h.c.$ with $J^{PC}=0^{-+}$ and its molecular partner, the molecule $D_{0} \\bar{D} + h.c.$. We obtained that $m_{D_{s0} \\bar{D}_{s}} = (4.78 \\pm 0.54) \\, \\mathrm{GeV}$, a result that is compatible, within the error estimates, with the mass of Y(4274). For its molecular partner, we have that $m_{D_{0} \\bar{D}} = (4.55 \\pm 0.49) \\, \\mathrm{GeV}$. The analogous bottomonium-like molecular states, $B_{s0} \\bar{B}_s + h.c.$ e $B_{0} \\bar{B}+h.c.$, were also studied.