Glueball phenomenology within a nonlocal approach

Abstract

In this thesis we describe the properties of glueball phenomenology within a nonlocal covariant constituent approach.

The search for glueballs, their theoretical description and the mixing with quarkonia mesons is an active and unsolved issue of hadronic QCD. Different models and assignements have been proposed, but up to now no certain statement about their existence can be done.

After introducing the theoretical framework in which we will work in, the attention will be focused on the problem of the scalar glueball, which lattice QCD predicts to be the lightest gluonic state with a mass between 1.4-1.8 GeV. In the same mass region one encounters many scalar resonances; mixing between the bare glueball and quarkonia states is therefore likely. In a covariant constituent approach one cannot define rigorously a mixing matrix connecting the bare to physical fields. However, we propose a definition which satisfies the correct requirements and which can be compared to other phenomenological studies.

The two-photon decay of isoscalar-scalar states is believed to be crucial to pin down the flavor content of the resonances between 1 and 2 GeV. We discuss and calculate the two-photon decay rates of the mixed states glueball-quarkonia, getting results which are consistent with the current experimental upper limits.

In dieser Dissertation werden die experimentell zugänglichen Eigenschaften des Glueballs in einem phänomenologischen Zugang untersucht.

Die Suche nach Gluebällen, ihre theoretische Beschreibung und die Mischung mit Quarkonia-Mesonen ist ein aktives und ungelöstes Gebiet in der QCD. Verschiedene Modelle wurden vorgeschlagen, aber bis jetzt ist kein endgueltiger Beweis ihrer Existenz deduziert worden.

Nach QCD Gitterberechnungen hat der skalare Glueball eine Masse im Bereich von 1.4-1.8 GeV; in demselben Energiebereich findet man viele skalare Resonanzen. Eine Mischung zwischen den Gleuball und Quarkonia Konfigurationen ist daher höchstwahrscheinlich. In einem kovarianten Zugang kann man die Mischungsmatrix nicht rigoros definieren; dennoch schlagen wir eine Definition vor, die die korrekten Voraussetzungen erfüllt und die mit anderen Modellen verglichen werden kann.

Die Zwei-Photonen Zerfallsraten sind eine wichtige Information, um die Flavorkomponente der gemischten Zustaende berechnen zu koennen. Unsere Resultate sind im Einklang mit den jetzigen experimentellen Obergrenzen. In dem letzen Kapitel analysieren wir die starken Zerfälle der skalaren Resonanzen in zwei pseudosklare Mesonen im Rahmen einer Lagrangedichte, welche aus der chiralen Störungstheorie der QCD deduziert wird.

Die Beschreibung gebundener Zustände in einer kovarianten Theorie beruht auf der effektiven Methode der "Compositeness Condition". Als elementares Beispiel zur Verdeutlichung dieser Methode wird das Positronium, im nicht-relativistichen Grenzfall, behandelt.