Fünf-Schleifen-Präzision in der perturbativen QCD

• Antragsteller: Dr. Konstantin Chetyrkin; Professor Dr. Johann Kühn
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 262491569

Die präzise Bestimmung der Parameter des Standardmodells (SM) und genaue Vorhersagen fürObservable, wie sie an gegenwärtigen und zukünftigen Experimenten gemessen werden, sindentscheidend für Tests des SM und für Hinweise auf Physik außerhalb dieses Rahmens. Zunehmend genauere experimentelle Resultate wurden bereits während der letzen Jahre anden Beschleunigern LEP und LHC erzielt, weitere, erheblich genauere Messungen werden amLHC oder einem zukünftigen Elektron-Positron-Collider für die kommende Dekadeerwartet. Die Masse oder die Erzeugungs- und Zerfallsrate der Eichbosonen, desHiggsbosons oder des Topquarks sind hier charakteristische Beispiele. Komplementär zudiesen Messungen sind solche bei niedrigen Energien, welche beispielsweise zur genauenBestimmung der starken Kopplung oder der Masse von Strange-, Charm- oder Bottomquarksführen.Kritisch für die Extraktion der fundamentalen Parameter der Theorie und für denZusammenhang zwischen den vielen experimentellen Resultaten ist die Kenntnis derstörungstheoretischen Korrekturen in höheren Ordnungen. Entscheidende Fortschritte wurdenin diese Richtung gerade während der letzten Jahre erzielt, insbesondere im Rahmendes SFB/TR-9 ``Computergestützte theoretische Teilchenphysik''. Diese sind in zahlreichen Veröffentlichungen dokumentiert, wurden zur genaueren Bestimmung der starkenKopplung verwendet und definieren den gegenwärtigen Stand der Wissenschaft. Das Ziel des gegenwärtigen Projektes ist nun die Berechnung der Beta-Funktion infünf-Schleifen-Näherung, und zwar für eine generische SU(N)-Theorie mit einer beliebigenAnzahl von Fermion-Sorten, wobei unsere Methode auf derzeit laufenden Untersuchungeninnerhalb des SFB/TR-9 aufbaut. Das Resultat wird dann für eine verbesserte Analyseder starken Kopplung bei niedriger bzw. hoher Energie verwendet. Darüber hinaus könntees einen erheblichen Einfluss auf den Vergleich der starken Kopplung aus Analysenmittels Gittereichtheorie bei niedriger Energie mit den perturbativen Resultaten beihohen Energien gewinnen. In Verbindung mit den neuesten Resultaten für die anomaleMassendimension, ebenfalls in fünf-Schleifen-Näherung, könnte dann auch das Laufen derMasse des Bottom- und Charmquark konsistent in dieser Ordnung beschrieben werden, waswiederum zu genaueren Vorhersagen für die Zerfallsrate des Higgsbosons in Bottom- bzw. Charmquarks führen wird.In engem Zusammenhang damit steht als Ziel ein vertieftes Verständnis dersog. Crewther-Relation, eine Thematik, welche im Projekt ebenfalls aufgegriffen wird. Dieswürde dann zu einem weiteren Test unseres fünf-Schleifen-Resultats für denStrom-Strom-Korrelator führen und könnte den Zugang für das entsprechendesechs-Schleifen-Resultat eröffnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen