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A Cromodinâmica Quântica (QCD) é a teoria que descreve a interação forte e pode ser tratada de forma perturbativa no regime de altas energias. Entretanto para médias e baixas energias esta abordagem não pode ser utilizada. Desta forma, vários modelos inspirados na QCD surgem como alternativa para descrever produção e decaimento de hádrons. Estes modelos preveem a existência de mésons (formados por um par quark e antiquark) e bárions (formados por três quarks). Além disso, são previstos também os chamados hádrons exóticos que podem ser glueballs (estados ligados de glúons), híbridos (estados ligados de quark, antiquark e glúon) e estados de multiquark (tetraquarks, pentaquarks e moléculas hadrônicas). Sendo assim, alguns experimentos ao redor do mundo vem investigando estes estados exóticos. Embora, a maioria dos experimentos não tenham como um de seus objetivos principais o estudo destes hádrons, o interesse vem aumentando. Como evidência disto, podemos citar o número de artigos experimentais abordando possíveis candidatos a hádrons exóticos. Outro fator que deixa isso evidente foi a construção do experimento GlueX no corredor D do Thomas Jefferson National Acelerator Facility (Jlab), localizado nos Estados Unidos, que se dedicará exclusivamente ao estudo dos hádrons exóticos. Neste contexto, são necessários estudos teóricos para descrever e prever resultados experimentais existentes e a serem obtidos. Neste projeto pretendemos abordar a fotoprodução de hádrons exóticos bem como as taxas de decaimento destes hádrons.

A execução deste projeto será desenvolvida em várias etapas. Em um primeiro momento serão selecionadas as ressonâncias a serem estudadas. Esta escolha será realizada com base na literatura atual sobre estados exóticos. Posteriormente serão elaborados modelos para descrever as amplitudes de transição, tanto para a fotoprodução quanto para o decaimento de hádrons exóticos. Os modelos para fotoprodução serão baseados em teorias de Regge com troca de reggeons. Nestas teorias a informação sobre a estrutura dos hádrons produzidos é considerada através das taxas de decaimento radiativo de hádrons exóticos em mésons. Dessa forma, serão necessários estudos sobre essas taxas e sua dependência na estrutura dos hádrons. A partir desse estudo e das amplitudes de fotoprodução serão calculadas seções de choque e distribuições de massa invariante para os hádrons exóticos.
Neste projeto também serão calculadas as taxas de decaimento fortes dos hádrons exóticos. Para isto serão utilizados formalismos baseados no modelo de quarks, ou seja, partiremos do Hamiltoniano de um vértice básico da QCD para obtermos as amplitudes de decaimento. As etapas desse estudo serão desenvolvidas da seguinte forma: Vamos inicialmente definir qual a estrutura do exótico a ser estudado, em seguida será construído o modelo com base no Hamiltoniano necessário para descrever o diagrama do processo. Isso possibilitará a obtenção das amplitudes de decaimento, de onde podem ser extraídas as taxas de decaimento. O passo seguinte é a comparação dos resultados do modelo com resultados experimentais afim de obter informações sobre a estrutura dos hádrons. Uma outra investigação interessante a ser feira é analisar se os resultados de fotoprodução concordam com os resultados obtidos através de decaimentos fortes.

Com este estudo pretendemos obter informações sobre a estrutura interna dos hádrons, de forma que possamos encontrar evidências da existência de estados exóticos, tais como, glueballs, mésons híbridos e multiquarks. Apesar de muitos anos de estudo e muitos trabalhos terem sido publicados ainda não se tem resultados conclusivos sobre a existência de tais estados, o que pode ser verificado através da associação dos estudos que serão realizados durante a execução deste projeto e de resultados experimentais mais confiáveis obtidos na nova geração de experimentos. Neste projeto pretende-se incluir a participação de estudantes de graduação através de bolsas de iniciação científica que serão solicitadas junto a UFPel e também de estudantes de pós-graduação do Programa de Pós-Graduação em Física da UFPel, ao qual estou vinculado como docente permanente, de forma que este projeto possa contribuir para a formação destes estudantes.