Quantenchromodynamik mit chiral rotiertem Massenterm
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die experimentelle und theoretische Forschung auf dem Gebiet der kleinsten Teilchen hat gezeigt, dass die Materie aus einer kleinen Zahl fundamentaler Bausteine besteht zu denen die sogenannten Quarks gehören. Die fundamentalen Teilchen wechselwirken untereinander durch vier Arten von Kräften. Unter ihnen ist die sogenannte starke Wechselwirkung, welche die Quarks zu den experimentell beobachtbaren Teilchen zusammenbindet. Es existiert eine Theorie, welche die Quarks und die zwischen ihnen wirkenden starken Kräfte nach den Grundsätzen der Quantentheorie beschreibt: die Quantenchromodynamik QCD. Für hochenergetische Vorgänge, wie sie sich beispielsweise in den Streuexperimenten an den großen Beschleunigeranlagen abspielen, lassen sich Näherungsverfahren zur Berechnung von Vorhersagen anwenden, welche sich bestens bewährt haben. Im Bereich niedriger Energie allerdings versagen diese Verfahren und die grundlegenden Eigenschaften der Elementarteilchen, darunter ihre Massen und eine Reihe weiterer Größen, müssen mit anderen Methoden berechnet werden. Ein Verfahren, das hier weiterhilft, beruht auf der Simulation der QCD mit Hilfe von Computern. Hierzu müssen Raum und Zeit diskretisiert und durch ein vierdimensionales Gitter ersetzt werden. In unserer Forschergruppe, der European Twisted Mass Collaboration, haben wir Simulationen der Theorie auf Supercomputern durchgeführt und durch theoretische Rechnungen ergänzt und begleitet. Dabei verwenden wir eine besondere Formulierung der Theorie, welche die systematischen Fehler aufgrund der Diskretisierung reduziert und effizientere Simulationen gestattet. Unsere Rechnungen haben eine Vielzahl von Ergebnissen über die Eigenschaften der stark wechselwirkenden Teilchen erbracht. Einige der Ergebnisse, die sich mit experimentellen Resultaten vergleichen lassen, dienen der Prüfung der Theorie; andere Ergebnisse liefern Erkenntnisse über physikalisch relevante Messgrößen, die bisher nur ungenau bekannt waren. Die Arbeiten werden in Zukunft zur Gewinnung weiterer Resultate fortgesetzt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Twisted mass lattice QCD with non-degenerate quark
masses, Journal of High Energy Physics, Vol. 2006: JHEP08(2006).
G. Münster, T. Sudmann
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1088/1126-6708/2006/08/085) - Dynamical twisted mass Fermions with light Quarks. Physics Letters B, Vol. 650. 2007, Issue 4, pp. 304–311.
Ph. Boucaud, P. Dimopoulos, F. Farchioni, R. Frezzotti, V. Gimenez, G. Herdoiza, K. Jansen, et al.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1016/j.physletb.2007.04.054) - Hadron masses in QCD with one quark flavour, European Physical Journal C, Volume 52. 2007, Issue 2, pp 305-314.
F. Farchioni, I. Montvay, G. Münster, E.E. Scholz, T. Sudmann, J. Wuilloud
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1140/epjc/s10052-007-0394-4) - Numerical simulation of QCD with u, d, s and c quarks in
the twisted-mass Wilson formulation. European Physical Journal C, Vol. 50. 2007, Issue 2, pp 373-383.
T. Chiarappa, F. Farchioni, K. Jansen, et al.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1140/epjc/s10052-006-0204-4) - Dynamical twisted mass fermions with light quarks: simulation and analysis details, Computer Physics Communications, Vol. 179. 2008, Issue 10, pp. 695–715.
Ph. Boucaud, P. Dimopoulos, F. Farchioni, R. Frezzotti, V. Gimenez, G. Herdoiza, K. Jansen, V., et al.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1016/j.cpc.2008.06.013) - Lattice simulation of light fermionic degrees of freedom with Wilson Fermions. 2008, Habilitationsschrift, Fachbereich Physik, Univ. Münster, Institut für theoretische Physik.
Federico Farchioni
- Gitter-QCD mit leichten Wilson-Quarks: Chirale Störungstheorie in der Twisted-Mass-Formulierug und aktuelle Simulationen. 2009, Diss. Univ. Münster, Institut für theoretische Physik.
Tobias Sudmann
- Light hadrons from lattice QCD with light (u,d), strange and charm
dynamical quarks, Journal of High Energy Physics, Vol. 2010, Issue 06:111.
R. Baron, Ph. Boucaud, J. Carbonell, A. Deuzeman, V. Drach, F. Farchioni, V. Gimenez, G. Herdoiza, K. Jansen, C., et al.[ETM Collaboration
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1007/JHEP06(2010)111) - Light meson physics from maximally twisted mass lattice QCD. Journal of High Energy Physics, Vol. 2010, Issue 8:97.
R. Baron, Ph. Boucaud, P. Dimopoulos, F. Farchioni, R. Frezzotti, V. Gimenez, G. Herdoiza, K. Jansen, et al.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1007/JHEP08(2010)097) - The pi+ pi+ scattering length from maximally twisted mass lattice QCD, Physics Letters B, Vol. 684. 2010, Issues 4–5, pp. 268–274.
Xu Feng, K. Jansen, D. Renner
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1016/j.physletb.2010.01.018) - The Wilson-Dirac Operator Eigenspectrum for the Theories of QCD and Super Yang-Mills with One Flavour. 2010, Dissertation Univ. Münster, Institut für theoretische Physik.
J. Wuilloud
- Towards four-flavour dynamical simulations. PoS Lattice, 2010 (2010) 010, The XXVIII International Symposium on Lattice Field Theory, June 14-19, 2010, Villasimius, Sardinia Italy.
G. Herdoiza
- Resonance parameters of the rho-meson from lattice QCD. Physical Review D, Vol. 83. 2011, Issue 9: 094505.
Xu Feng, K. Jansen, D. Renner
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.83.094505) - Twisted mass chiral perturbation theory for 2+1+1 quark flavours.
Journal of High Energy Physics, Vol. 2011, Issue 4, 116.
G. Münster, T. Sudmann
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1007/JHEP04(2011)116) - Two-flavor QCD correction to lepton magnetic moments at leading-order in the electromagnetic coupling. Physical Review Letters, Vol. 107. 2011, Issue 8, 081802.
Xu Feng, K. Jansen, M. Petschlies, D. Renner
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.107.081802)
