German Title: Weiche diffraktive Hochenergiestreuung und Formfaktoren in nichtperturbativer QCD

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Abstract

In this work we study soft high energy reactions in the framework of nonperturbative models. Using a functional integral approach we derive the scattering amplitudes, which are governed by expectation values of light-like Wegner-Wilson loops and lines, which then are then evaluated in the model of the stochastic vacuum. We describe mesons in a simple quark-antiquark picture, for baryons we assume a quark-diquark structure, as hadronic wave functions we apply a Wirbel-Stech-Bauer ansatz. In the following we calculate integrated and differential cross sections from the scattering amplitudes, as well for elastic and diffractive proton-proton as for proton-pion scattering at high centre of mass energies and small momentum transfers and compare to experimental data. Depending on the symmetry of the respective final state we get either C=P=+1 (pomeron) oder C=P=-1 (odderon) exchange. Furthermore we calculate the isovector form factors of the proton and the pion at space-like momentum transfers. In the final chapter we use a dispersion approach to calculate the pion form factor at time-like momentum transfers and determine the masses and coupling constants of the rho- and omega-mesons from a comparison to experimental data.

Translation of abstract (German)

In der vorliegenden Arbeit untersuchen wir weiche Hochenergie-Reaktionen im Rahmen nichtperturbativer Modelle. Dazu verwenden wir ein auf einem Funktionalintegral-Ansatz beruhendes Modell und leiten die Streuamplituden her, deren wesentlicher Bestandteil Erwartungswerte von lichtartigen Wegner-Wilson Schleifen und Linien sind, die dann im Modell des stochastischen Vakuums berechnet werden. Mesonen beschreiben wir in einem einfachen Quark-Antiquark Bild, fr Baryonen nehmen wir eine Quark-Diquark Struktur an, als Hadron-Wellenfunktionen verwenden wir einen Wirbel-Stech-Bauer Ansatz. Aus den Streuamplituden berechnen wir integrierte und differentielle Wirkungsquerschnitte sowohl fr elastische und diffraktive Proton-Proton als auch fr Proton-Pion Streuung bei hohen Schwerpunktsenergien und kleinen Impulsbertragen und vergleichen mit experimentellen Daten. Abhangig von der Symmetrie des jeweiligen Endzustandes erhalten wir entweder C=P=+1 (Pomeron) oder C=P=-1 (Odderon) Austausch. Des weiteren berechnen wir im Rahmen des Modells die Isovektor-Formfaktoren des Protons und des Pions bei raumartigen Impulsbertragen. Im abschliessenden Kapitel verwenden wir einen Dispersionsrelations-Ansatz zur Berechnung des Pion Formfaktors bei zeitartigen Impulsbertragen. Aus dem Vergleich mit experimentellen Daten bestimmen wir die Massen und Kopplungskonstanten der rho- und omega-Mesonen.