Hadron parametrelerine ortam etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of medium on hadronic parameters
Yazar: ARZU TÜRKAN
Danışman: PROF. DR. ELŞEN VELİ ; DOÇ. DR. KAZEM AZIZI
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Son yıllarda farklı deneylerde birçok yeni hadron gözlemlenmiştir. Çarpıştırıcıların enerjilerinin ve dedektörlerin duyarlılığının artması ile daha birçok hadronun deneylerde gözlemlenmesi beklenmektedir. Deneysel sonuçların daha iyi anlaşılabilmesi ve analiz edilebilmesi için deneylerle paralel olarak hadronların ortam özelliklerinin teorik ve fenomonolojik olarak incelenmesi gerekmektedir. Sonlu sıcaklıklarda yapılan bu teorik hesaplamalar yalnızca ağır iyon çarpışma deneylerinin sonuçlarının yorumlanmasında değil aynı zamanda KRD'nin pertürbatif ve pertürbatif olmayan dinamiklerinin anlaşılması ve hadronların iç yapıları hakkında bilgi edinebilmemiz açısından oldukça büyük önem taşımaktadır.

Sonlu sıcaklıklarda hadron parametrelerinin incelenmesi bazı termal pertürbatif olmayan metotların kullanılmasını gerektirir. Termal KRD toplam kuralları yöntemi ise bu yöntemler arasında başarısını kanıtlamış ve oldukça etkili bir yöntemdir. Termal KRD toplam kuralları yönteminde Wilson açılımı yapılırken Lorentz invaryantlığın bozulması gibi birtakım zorluklarla karşılaşılır. İnvaryantlığı tekrar sağlayabilmek için ortamda dört boyutlu hız vektörü tanımlanır ve bununla birlikte Wilson açılımında vakumda bulunan dört boyutlu operatörlere ek yeni dört boyutlu operatörler ortaya çıkar.

Bu tez çalışmasında, bazı hafif-hafif, ağır-hafif ve ağır-ağır pseudoskaler, vektör ve tensör mezonların kütle ve bozunum sabitlerindeki sıcaklığa bağlı değişim Termal KRD toplam kuralları çerçevesinde incelenmiştir. Toplam kuralları elde edilirken termal kuark propagatörü kullanılmış ve sonlu sıcaklıklarda Wilson açılımında karşımıza çıkan ek operatörler de dikkate alınmıştır. Elde edilen toplam kurallarında enerji momentum tensörü için hem Kiral pertürbasyon hem de Örgü teorisinden elde edilen ifadeler kullanılmış ve her iki parametrizasyonla elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ele alınan parçacıklar için kütle ve bozunum sabitlerinin sıcaklığa bağlı grafikleri çizilmiş ve Tc=175 MeV kritik sıcaklık değerine kadar bu niceliklerin değişimleri incelenmiştir.T=0,1   GeV değerine kadar kütle değerlerinin yaklaşık sabit olduğu ancak bu noktadan sonra sıcaklığın artmasıyla azaldığı görülmüştür. Bozunum sabiti değerleri ise yine tüm parçacıklar için t=0,1   GeV değerine kadar yaklaşık sabittir. Bu noktadan sonra vektör ve tensör mezonlar için sıcaklığın artması ile değerler azalırken pseudoskaler mezonlar için değerlerin arttığı gözlemlenmiştir. Kritik sıcaklık etrafında fiziksel niceliklerde gözlemlenen bu değişimlerin Kuark Gluon Plazma faz geçişinin bir işareti olabileceği düşünülmektedir. Kütle ve bozunum sabiti için sıfır sıcaklıkta elde ettiğimiz sonuçlar literatürde varolan vakum toplam kuralları hesaplamalarının yanı sıra diğer yöntemlerden elde edilen sonuçlar ve deneysel veriler ile karşılaştırılmıştır.

Abstract:
In recent years, a lot of new hadrons have been observed via different experiments. With increasing running energies of colliders and improving sensitivity of detectors, we expect more hadrons to be observed in near future. To better understand and analyze the experimental results, theoretical and phenomenological calculations on medium properties of hadrons are required parallel to the experimental studies. Theoretical studies on the hadronic parameters at finite temperature play a crucial role in interpreting the results of heavy ion collision experiments and understanding the perturbative and non-perturbative dynamics of QCD as well as getting information about the internal structures of hadrons.

Investigation of the hadronic parameters at finite temperature requires some non-perturbative approaches. The thermal QCD sum rule method has proven to be one of the most succesfull and applicable tools in this respect. There are some difficulties like breakdown of the Lorentz invariance while applying Wilson expansion in the thermal QCD sum rule. To restore the invariance we introduce the four-velocity vector of the medium, as a result of which some new operators with four dimensions appear in the Wilson expansion besides existing operators in vacuum.

In this thesis, the modifications on the masses and decay constants of some light-light, heavy-light and heavy-heavy pseudoscalar, vector and tensor mesons with respect to temperature are investigated in the framework of the thermal QCD sum rule. To obtain the sum rules for the physical quantities under consideration, we use thermal quark propagator and take into account additional operators appearing in Wilson expansion at finite temperature. We use the expressions of the energy momentum tensor both obtained from chiral perturbation and lattice theory and compere them with each other. We plot the dependence of the masses and decay constants of the particles on the temperature and look for their variations with respect to temperature up to the critical point Tc=175 MeV. It is obtained that the values of the masses of the particles remains roughly unchanged up to T=0,1 GeV, but after this point it starts to diminish  with increasing the temperature. In the case of decay constants, it also remains unchanged up to T=0,1 GeV for all channels. After this point, it starts to raise in the case of pseudoscalar particles altering the temperature, while it decreases for the vector and tensor particles. The rapid changes in the masses and decay constants near to the critical temperature can be considered as a sign of transition to the Quark Gluon Plasma phase. It is obtained that the results of masses and decay constants obtained at zero temperature are compatible with the predictions of the other existing theoretical results at T=0 and existing experimental data.