Dynamically-generated baryon resonances with heavy flavor

De studie van zware hadronen is een belangrijk onderwerp in de deeltjesfysica. In tegenstelling tot deeltjes die opgebouwd zijn uit lichte quarks,zijn toestanden met zware quarks (bijvoorbeeld charm of bottom quarks) moeilijk te beschrijven, omdat er geen goed model is. De ontwikkeling van nieuwe experimentele technieken maakt het echter mogelijk om nieuwe toestanden met zware quarks te observeren. Tegenwoordig is het een uitdaging om de aard van deze nieuwe deeltjes te interpreteren. Hadronresonanties, deeltjes die kunnen vervallen, kunnen worden beschreven als toestanden bestaand uit quarks en/of als toestanden bestaand uit hadronen, de zogenaamde moleculaire toestanden. Olena Romanets bestudeert in haar proefschrift baryonresonanties met zware quarks, moleculaire toestanden die dynamisch worden gegenereerd uit mesonen en baryonen. Hiervoor gebruikt ze een model dat twee belangrijke symmetrieën van de sterke interactie behoudt, de chirale symmetrie en de zware-quark spinsymmetrie. Ze vond een aantal charm en strange baryonresonanties die vergeleken kunnen worden met experimentele toestanden en deed voorspellingen voor andere toestanden met totale charm nummer 1, 2 en 3. Bovendien verkreeg ze met het model twee bottomtoestanden met massa’s 5912 en 5920 MeV. Deze toestanden zijn vorig jaar gevonden door de LHCb collaboratie. ‘We hebben ook baryonresonanties met verborgen charm geanalyseerd en we voorspellen een aantal toestanden met massa’s rond de 4 GeV, de meesten als een gebonden toestand. Al onze resultaten zullen binnenkort worden getest in het PANDA experiment bij de FAIR faciliteit in Duitsland.’The study of heavy hadrons is a central topic in particle physics. In contrast to the particles built of light quarks, states that contain heavy quarks (charm or bottom) are difficult to treat, because there is no rigorous model to describe these states.On the other hand, the development of new techniques in experimental physics makes possible the observation of new states with heavy flavor. It is nowadays a challenge to interpret the nature of these new detected particles. Hadron resonances (particles that can decay in other ones) can be interpreted as states made of quarks or/and states built of hadrons, called molecular states.In this thesis we study baryon resonances with heavy flavor, molecular states generated dynamically from the scattering of mesons with baryons. For this purpose we use a model which respects two important symmetries Quantum Chromodynamics, chiral symmetry and heavy-quark spin symmetry.We find charm and strange baryon resonances that can be compared to experimental states, and also make predictions for other states, with total number of charm 1, 2, and 3. Moreover, two bottom-flavored states with masses 5912 and 5920 MeV have been obtained in our model. These states were found by the LHCb collaboration last year. We have also analyzed hidden-charm baryon resonances, and predict states with masses around 4 GeV, most of them as bound states. All these results will be tested in the near future by the PANDA experiment at the FAIR facility in Germany