Partonverteilungen auf der Gitter-QCD und See-Quark Flavoursymmetriebrechung im Delta-Baryon

• Antragstellerin: Dr. Fernanda Monti Steffens
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392578569

Die Gitter-Quantenchromodynamik (Gitter-QCD) bietet eine generische, nicht perturbative Möglichkeit zum Lösen von QCD bei niedrigen Energien. Sie wird deshalb weltweit verwendet, um verschiedene Aspekte der Kern- und Teilchenphysik zu untersuchen. Dies beinhaltet z.B. Hadronenstreuungs- und Resonanzphänomene, hadronische Matrixelemente für elektroschwache Zerfälle, die chirale Dynamik und die Anomalie sowie Schranken von QCD-Beiträgen für die Suche nach neuer Physik und die Bestimmung grundlegender Parameter wie die starke Kopplung und Quarkmassen. Für eine Gitter-QCD-Berechnung von Parton-Verteilungsfunktionen (PDFs) besteht jedoch ein verbleibendes Problem darin, dass Gitter-QCD in der euklidischen Raumzeit formuliert wird, während die PDFs auf dem Lichtkegel definiert werden. Im Jahr 2013 schlug X. Ji vor, anstatt Korrelationsfunktionen auf dem Lichtkegel rein räumliche Korrelationsfunktionen zu berechnen, deren Fouriertransformation als Quasi-PDFs bezeichnet wird. Quasi-PDFs und PDFs besitzen dieselbe Infrarotphysik. Dies ist die grundlegende Beobachtung, mit der beide Größen in Beziehung gesetzt werden können. Eine Faktorisierungsformel ermöglicht es dann, die PDFs aus den Quasi-PDFs zu extrahieren, eine Operation, die als Matching bezeichnet wird, und fuer die die Stoerungstheorie verwendet werden kann. Dieses Verfahren ist als Large-Momentum-Effective-Theory (LaMET) bekannt und wurde von uns verwendet, um eine erste Rekonstruktion der Isovektor (u(x)-d(x)) PDF innerhalb eines Nukleons an einem physikalischen Wert der Pionmasse durchzuführen. Die so rekonstruierte PDF kann auch einen Einblick in die Natur der Flavourasymmetrie für die Seequarks im Nukleon geben, nämlich die Verteilung von d ̅(x)-u ̅(x). Obwohl die Flavourasymmetrie in LaMET im Prinzip berechnet werden kann, verhindern momentan eine Kombination von Faktoren feste Schlussfolgerungen: z.B. wird die Fourier-Transformation mit nur einer kleinen Anzahl von Stützpunkten durchgeführt und die Effekte eines endlichen Volumens und Cut-Offs sind noch nicht vollständig geklärt. Kürzlich haben wir deshalb eine alternative Methode vorgeschlagen, um den Ursprung der Flavourasymmetrie mit dem Δ^+ Baryon zu testen. Wenn nach diesem Vorschlag die spontane chirale Symmetriebrechung verantwortlich für die gemessene Asymmetrie ist, sollte d ̅(x)- u ̅(x) im Δ^+ im Vergleich zum Fall des Protons stark erhöht sein. Die Berechnung der PDF für das Δ^+ Baryon und das Verständnis des fundamentalen physikalischen Mechanismus zur Erklärung der Flavourasymmetrie bilden die zentralen Fragen und Ziele unseres Projektes.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen