QCD-Parameter

• Antragsteller: Professor Dr. Hubert Spiesberger
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261334331

Gegenstand dieses Projekts ist eine zeitgerechte Berechnung von fundamentalen Parametern der Quantenchromodynamik (QCD), der Theorie der starken Wechselwirkung. Neue Experimente hoher Präzision und Ergebnisse von QCD-Berechnungen höherer Ordnung im Rahmen der Störungstheorie erlauben es, immer genauere und überzeugendere Tests der QCD durchzuführen. Die höhere Präzision eröffnet außerdem die Möglichkeit, aus der Beobachtung von Abweichungen zwischen theoretischen Vorhersagen und experimentellen Daten auf indirekte Weise Hinweise auf neue Physik zu entdecken. Dies ist eine ehrgeizige Fragestellung, die offensichtlich eine sehr genaue Kenntnis der Parameter der Theorie erfordert. Einer der wichtigsten Parameter, die starke Kopplungskonstante alphas, war und ist Gegenstand umfangreicher Untersuchungen. Eine der genauesten Bestimmungen von alphas verwendet die totale Zerallsrate des Tau-Leptons. Obwohl QCD Strahlungskorrekturen bis Ordnung alphas^4 brechnet sind, führen unterschiedliche Anwendungen der Summation der führenden Logarithmen durch die Renormierungsgruppe zu unterschiedlichen Ergebnissen und damit zu unverstandenen Fehlern. In dem vorgeschlagenen Projekt soll untersucht werden, inwieweit ein im elektroschwachen Standardmodell übliches Verfahren adaptiert werden kann, die Störungsreihe statt in der Kopplung alphas direkt in der Zerfallsrate des Tau-Leptons zu formulieren. Dieses Verfahren hätte den Vorteil, unabhängig von Renormierungsschemen und Renormierungsskalen zu sein. Im Rahmen dieses Projekts wollen wir uns auch mit den anderen wichtigen Parametern der QCD befassen, nämlich den Massen der u- und d-Quarks und dem Gluonkondensat. Zahlreiche Versuche der Vergangenheit, die Quarkmassen zu bestimmen, beruhten auf QCD-Summenregeln oder der Gitter-Approximation der QCD. Jeder der bisherigen Zugänge hat seine jeweiligen Vor- und Nachteile und es ist wichtig, alternative Berechnungen durchzuführen, um die Konsistenz der gefundenen Ergebnisse sicherzustellen. Die Antragsteller haben, teilweise in Zusammenarbeit mit anderen Forschergruppen, eigene Techniken für die Anwendung der QCD-Summenregeln entwickelt, mit deren Hilfe Theorie und Experiment verglichen und präzise Information über die QCD-Parameter extrahiert werden können. Die Forschungsarbeiten des vorgeschlagenen Projekts sollen in Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen Mitgliedern der Universität Mainz und der Gruppe von Prof. C. A. Dominguez der Universität Kapstadt durchgeführt werden. Beide Gruppen arbeiten auf demselben Gebiet, der Anwendung der Quantenchromodynamik in der Niederenergie-Teilchenphysik. In unserem Projekt werden junge Wissenschaftler aus Südafrika teilnehmen, die den unter dem früheren Apartheidregime benachteiligten Bevölkerungsgruppen angehören.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Südafrika
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Cesareo Dominguez; Professor Dr. Karl Schilcher