Egzotik X(5568) ve Λ(1405) parçacıklarının incelenmesi

Abstract

Standart hadronlar (mezon ve baryonlar) günümüze kadar hem teorik hem deneysel olarak detaylı incelenerek onların spektroskopik, elektromanyetik, zayıf ve güçlü etkileşim özellikleri detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Çeşitli teorik yöntemler ile elde edilen sonuçların deneysel verilerle oldukça uyum içinde olduğu görülmektedir. Ancak son yıllarda standart hadronlara ek olarak çeşitli kuark ve gluon kombinasyonlarından oluşabilecek farklı yapıda parçacıklar olabileceği öne sürülmüş ve bunlardan bazıları deneyde gözlemlenmiştir. Bu yapılar genel olarak dörtkuarklar (tetrakuarklar), mezon molekülleri, beşkuarklar (pentakuarklar), altıkuarklar (hegzakuarklar), dibaryonlar, mezon-baryon molekülleri, hibritler, gluontopları (glueball'lar) vb. gibi egzotik parçacıklar olarak bilinmektedir.Bu tezde Kuantum Renk Dinamiği (KRD) toplam kuralları kullanılarak; egzotik parçacıkların spektroskopik özellikleri (kütle, mezon-akım kuplaj sabiti, vb.) ile bu parçacıkların güçlü, elektromanyetik ve zayıf geçiş kanallarının incelenmesi amaçlanmaktadır. Bu incelemeler ise bu yeni parçacıkların içyapısı, güçlü etkileşim ve kuantum renk dinamiğinin pertürbatif ve pertürbatif olmayan yönleri hakkındaki önemli bilgiler verip gelecek deneylerine ışık tutacaktır.İlk çalışmada, deneysel olarak Fermilab-DO İşbirliği tarafından öne sürülen ve dört farklı kuark çeşnişinden oluşan X(5568) egzotik parçacığının aksiyel vektör olma durumu göz önüne alınarak kütle ve mezon-akım kuplaj sabiti iki nokta Kuantum Renk Dinamiği Toplam Kuralları (KRD-TK) metodu ile incelenmiş; deneysel ve diğer teorik modellerdeki sonuçlar ile kıyaslanmıştır. Ayrıca bu egzotik parçacığın güçlü bozunum kanalına ait kuplaj (etkileşim) sabiti ve bozunma genişliği Işık Koni Toplam Kuralları (IKTK) ve soft mezon limit q→0 kullanılarak hesaplanmış; elde edilen sonuçlar deneysel verilerle ve literatürdeki diğer teorik modellerden elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır.İkinci çalışmada, Λ(1405) parçacığının kuantum numarasına sahip hibrit baryon (üç kuark-bir gluon) olma durumu göz önüne alınarak parçacığın kütle ve rezidüsü iki nokta KRD toplam kuralları metodu ile hesaplanmış ve parçacığın kütlesi için elde edilen sonucun deneysel veri ile uyumlu olduğu gözlemlenmiştir.

Till now the spectroscopic parameters of the conventional hadrons (mesons and baryons), their electromagnetic, weak and strong interactions were investigated from both theoretical point of view and experimentally in rather detailed form. It is seen that predictions obtained in the framework of various theoretical methods are in nice agreements with experimental data. But particles that contain different combination of valence quarks and gluons, and differ from standard hadrons existence of which were theoretically predicted in early years of the Quantum Chromodynamics (QCD), were recently observed experimentally. These hadrons are known as the exotic particles, and in general may be composed of four, five and six valence quarks, or appear as meson-baryon molecules, hybrids, glueballs.The aim of this thesis is investigation of the spectroscopic properties (mass, meson-current coupling constant, etc.) some of the exotic particles by means of QCD sum rule method, as well as analysis of their strong decay channels and calculation of such physical features of these particles as corresponding strong couplings and decay widths. The obtained results can give valuable knowledge on the internal structure of these new particles providing, at the same time, information on the perturbative and nonperturbative nature of strong interactions and color dynamics, which will shed light on future experiments.In first work the mass and meson-current coupling constant of the exotic particle X(5568) observed by the Fermilab's D0 Collaboration and composed of four different quark flavors are calculated by treating it as a axial-vector particle and using QCD two-point sum rule method; our results are compared with experimental data and predictions of other theoretical models. Additionally, the coupling corresponding to the strong decay channel of this exotic particle and its width are calculated using the QCD light-cone sum rule method and soft meson limit q0; results found here are confronted with experimental data and predictions of other theoretical models.In the second work, the mass and residue of the particle are computed by considering it as a hybrid baryon (a system of three valence quarks and a valence gluon) with the quantum numbers and employing QCD two-point sum rule method. It is demonstrated that the result obtained for the mass of this particle is compatible with experimental data.