QCD bei endlicher Temperatur mit Wilson Fermionen auf feinen Gittern

• Antragsteller: Professor Harvey Byron Meyer, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 206495355

Innerhalb weniger Mikrosekunden nach dem Urknall fand ein Phasenübergang von einem Plasma aus Elementarteilchen, den Quarks und Gluonen, in ein Gas von zusammengesetzten Teilchen wie etwa den Protonen und Neutronen statt. Bei sehr hohen Temperaturen, d.h. in der sehr frühen Phase des Universums, wechselwirken die Quarks und Gluonen nur schwach miteinander. Ihre Wechselwirkung wird durch die Quantenchromodynamik (QCD) beschrieben. Experimente am Relativistic Heavy Ion Collider in Brookhaven, in denen zwei Goldkerne zusammengeprallt werden, um die im frühen Universum herrschenden Verhältnisse wiederzugeben, zeigen jedoch, dass die erreichte Energiedichte für ein quasi-freies Verhalten der Quarks und Gluonen nicht reicht. Stattdessen benimmt sich die in den Kollisionen geformte Materie wie ein ideales Fluid, was auf starke Kräfte zwischen den Teilchen schließen lässt. Die neuesten Blei-Blei Kollisionen am LHC in Genf haben einen ähnlichen Charakter. In der Zukunft wird das CBM Experiment bei FAIR die QCD Materie bei höheren Baryondichten untersuchen. Die Gleichgewichtseigenschaften des Quark-Gluon Plasmas können durch numerische Simulationen der QCD auf einem Raum-Zeit-Gitter berechnet werden. Ziel dieses Projekts ist es, einerseits effizientere Methoden zur Berechnung der Gleichgewichtseigenschaften zu entwickeln; und zweitens, die Bestimmung einiger dynamischen Eigenschaften durch die Gitter-QCD auf festen Fuß zu setzen. Die dynamischen Eigenschaften sind für unser Verständnis des frühen Universums und für die Interpretation der Schwerionenkollisionen von entscheidender Bedeutung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen