Ruptura de isoespín y restauración de simetría quiral en gases de mesones ligeros

La cromodinamica cuantica (QCD) es la teoria actualmente aceptada para la descripcion de las Interaccion Fuerte, que describe la dinamica de quarks y gluones a traves de campos locales. La posibilidad de un estudio de tipo perturbativo se vuelve impracticable para escalas de energia por debajo de un 1 GeV, donde los quarks y gluones se encuentran formando hadrones. Para acometer el estudio de las propiedades hadronicas a bajas energias es necesario recurrir a calculos en el reticulo o teorias efectivas, que estudian la dinamica de los grados de libertad relevantes a partir de consideraciones basadas en las simetrias del lagrangiano de QCD. La investigacion que he llevado a cabo ha tenido como objetivo principal el estudio de ciertas propiedades termicas de gases de bosones de Goldstone a traves del enfoque efectivo provisto por la Teoria Quiral de Perturbaciones (tanto a temperatura cero como a temperatura finita, y extendida puntualmente a traves de metodos de unitarizacion y modelos auxiliares con el fin de incorporar a sus predicciones el efecto de la inclusion de resonancias ligeras en diversos canales), asi como la importancia que los efectos debidos a la ruptura de la simetria de isoespin tienen en ellas.En la primera parte de la tesis se estudiaran los efectos de la ruptura de isoespin, tanto intrinseca como electromagnetica, de la simetria quiral sobre los parametros de orden (condensado de quarks y susceptibilidades quirales escalares) de un gas de mesones ligeros (piones, kaones y etas) tanto a temperatura cero como a temperatura finita. Asimismo se estudiara la relacion entre la susceptibilidad pseudoescalar y el condensado escalar de quarks, asi como el escenario de restauracion de simetria quiral basado en la degeneracion de las susceptibilidades escalar y pseudoescalar en el marco de ChPT y ChPT unitarizada.En la segunda parte se analizan las correcciones a la auto-energia de un gas de piones inmerso en un bano termico permitiendo el intercambio de fotones virtuales. Esto conduce a la posibilidad de establecer una masa termica para los piones de la colectividad, asi como al estudio de las propiedades exhibidas por observables asociados a la parte imaginaria de la auto-energia, como por ejemplo la anchura termica o el recorrido libre medio. Parte del interes fenomenologico de este estudio reside en que, debido al acoplo con la interaccion electromagnetica, la parte real de la auto-energia de piones cargados y neutros, asi como la anchura de desintegracion termica asociada a procesos de dispersion con particulas del medio, exhibe diferencias que, aunque numericamente pequenas, podrian ser detectadas en los experimentos de Colisiones Relativistas de Iones Pesados. En esa misma parte hemos revisado que modificaciones a los resultados obtenidos previamente en ChPT y que nueva informacion se obtiene cuando se incluye la fisica de resonancias ligeras. Esta extension se efectuara a traves de la inclusion explicita de las primeras particulas pesadas del espectro hadronico mediante la saturacion de los canales vectorial y axial por las particulas rho y a1 en forma de estados asintoticos via un modelo de resonancias. Es precisamente este contexto mas alla de la fisica de piones el que permite establecer una relacion entre las dos partes fundamentales de la tesis, por medio del analisis de dos escenarios de restauracion de simetria quiral relacionados con la degeneracion en masa de las corrientes asociadas a los canales escalar-pseudoescalar y axial-vectorial, respectivamente.Creemos que estos resultados han contribuido a arrojar luz sobre las propiedades termicas de los parametros de orden asociados a la restauracion de la simetria quiral en gases de mesones ligeros, asi como al estudio de la importancia de los efectos de ruptura de isoespin en estos procesos a temperatura finita.