Radiative corrections to hadrons-photons interactions

W pracy zostały przedstawione wyniki teoretycznych obliczeń dla procesów anihilacji elektron-pozytron do hadronów+fotony. Został poruszony szeroki zakres tematów ze szczególnym uwzględnieniem obliczeń poprawek radiacyjnych i ich implementacji w generatorze Monte Carlo PHOKHARA. Ważną część tej pracy stanowi modelowanie oddziaływań hadronów z fotonami. Przedstawione są istotne tematy z punktu widzenia niezgodności pomiędzy eksperymentalną, a przewidywaną w ramach Modelu Standardowego wartością anomalnego momentu magnetycznego mionu. Jednym z nich jest modelowanie dwufotonowych form faktorów dla mezonów pseudoskalarnych, które są istotne dla wyznaczenia wkładów od hadronowego rozpraszania światło-światło. Drugim jest obliczenie poprawek radiacyjnych wyższego rzędu dla przekroju czynnego na produkcję pary pionów, które stanowią istotny wkład do analizy danych wykonywanej w eksperymentach BABAR i KLOE, których pomiary nie zgadzają się pomiędzy sobą. Kolejny rozważany w tej pracy temat jest związany z niezgodnościami jakie obserwuje się w przypadku pomiaru promienia protonu przy użyciu różnych metod eksperymentalnych. Modelowanie form faktorów nukleonowych jest pierwszym krokiem w celu obliczenia pełnych poprawek radiacyjnych dla procesu rozpraszania elektron-proton. Obliczenie wkładów od wymiany dwufotonowej dla tego procesu wymagają znajomości form faktorów opisujących przejścia pomiędzy różnymi stanami. Ostatni temat porusza kwestię związane z produkcją stanów o dodatnich wartościach własnych operatorów sprzężenia ładunkowego i parzystości. Przedstawiony jest model na elektronowe szerokości połówkowe xc1 i xc2 oraz zaproponowana jest reakcja w której ich obserwacja byłaby możliwa poprzez interferencję z tłem pochodzącym od amplitud dla powrotu radiacyjnego.

In this thesis the results of theoretical calculations for the electron-positron annihilation into hadrons and photons are presented. The wide range of the subjects is covered with the emphasis on the calculations of the radiative corrections and its implementation in the PHOKHARA Monte Carlo event generator. The important part of this thesis constitutes the modeling of the interactions of hadrons with photons. The subjects important from the point of view of the discrepancy between experimental value and the Standard Model predictions of the the anomalous magnetic moment of the muon are presented. One of them is modeling of the two-photon pseudoscalar mesons transition form factors, which have an impact for determination of the hadronic light-by-light contribution. The second, calculations of the next-to-leading-order radiative corrections for the pion pair production cross section, which are important input for the data analysis of the BABAR and KLOE measurements, where one observes the discrepancy. The another subject considered in this thesis, is connected with the photon radius puzzle. The modeling of the nucleon form factors is the first step in calculation of the complete radiative corrections to the electron-proton scattering as the two-photon contributions to this reaction involve knowledge of the proton transition form factors. The last subject covers the production of the states with even charge conjugation and parity. The model for electronic widths of the xCl and Xc2 is presented. A reaction is proposed, where the resonant signal of these states could be observed through the interference with the radiative return background.