Estudio de la dispersión mesón-mesón y de las propiedades y naturaleza de las resonancias hadrónicas más ligeras

Abstract

Este trabajo estudia la dispersión de piones —los mesones más ligeros— en el régimen de bajas energías de la interacción fuerte. Dado que en este dominio la teoría fundamental, la Cromodinámica Cuántica (QCD), no puede desarrollarse de forma perturbativa, se recurre a herramientas efectivas basadas en simetrías fundamentales como la simetría quiral, la unitariedad y la analiticidad.

En particular, se hace uso de la teoría de perturbaciones quiral (ChPT) para describir la interacción entre piones a orden árbol y un loop, y se aplica el método de la amplitud inversa (IAM) como técnica de unitarización no perturbativa. Esto permite extender la validez de ChPT e identificar resonancias hadrónicas como polos en el plano complejo de energía.

El estudio está centrado en caracterizar las propiedades y la naturaleza de las resonancias hadrónicas más ligeras —la 𝜌(770) y la 𝜎(500)— mediante el análisis de la dispersión pión-pión. A su vez, se estudia su dependencia con la masa del pión, con el objetivo de conectar los resultados teóricos con simulaciones de lattice QCD y observaciones experimentales.This work studies the scattering of pions —the lightest mesons— in the low-energy regime of the strong interaction. Since in this domain the fundamental theory, Quantum Chromodynamics (QCD), cannot be developed perturbatively, effective tools based on fundamental symmetries such as chiral symmetry, unitarity, and analyticity are used.

In particular, chiral perturbation theory (ChPT) is used to describe pion interactions at tree level and one-loop order, and the inverse amplitude method (IAM) is considered as a non-perturbative unitarization technique. This allows one to extend the validity of ChPT and to identify hadronic resonances as poles in the complex energy plane.

The study is focused on characterizing the properties and nature of the lightest hadronic resonances —the 𝜌(770) and the 𝜎(500)— by analysing pion-pion scattering. Moreover, their dependence on the pion mass is studied, with the aim of connecting the theoretical results with QCD simulations.