Quark distribution amplitudes and form factors of the nucleon resonances in QCD

• Applicant: Professor Dr. Vladimir Braun
• Subject Area: Nuclear and Elementary Particle Physics, Quantum Mechanics, Relativity, Fields
• Term: from 2010 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 170702607

• Final Report Year: 2014

Final Report Abstract

Dieses Projekt verwendete Lichtkegelsummenregeln, eine Näherung im Rahmen der Quantenchromodynamik, um die interne Struktur des Protons in Form von Quark- und Gluonfreiheitsgraden zu erforschen. Wir untersuchten die elektromagnetischen Formfaktoren der Nukleonen, die die Wahrscheinlichkeitsamplitude angeben, dass sich die drei Valenzquarks wieder zu einem Nukleon zusammenfinden, nachdem eines von ihnen von einem hochenergetischen Photon getroffen wurde. Die Lichtkegelsummenregeln erlauben es, die elektromagnetischen Formfaktoren mittels Quarkverteilungsamplituden auszudrücken. Diese Quarkverteilungsamplituden geben Auskunft über die Impulsverteilung der Quarks im Nukleon. Ältere Arbeiten mit demselben Ansatz konnten aus den experimentellen Daten nur qualitative Aussagen über die Impulsverteilungsamplituden ziehen. Um dies zu ändern wurden mehrere Korrekturen zur führenden Ordnung berechnet, was die Lösung einiger konzeptioneller Probleme erforderte. Aus unserer Rechnung folgt, dass das up-Quark, welches die gleiche Spinrichtung wie das Proton hat, etwa 40% des Gesamtimpulses trägt, während die übrigen zwei Quarks, die entgegengesetzten Spin haben und häufig als ein sogenanntes Diquark bezeichnet werden, jeweils 30% tragen. Dieses Bild wird durch direkte numerische Berechnungen mittels QCD auf einem diskretisierten Raum-Zeit-Gitter gestützt.

Publications

• “Two-loop renormalization of three-quark operators in QCD,” Phys. Lett. B 703 (2011) 519
  S. Kränkl and A. N. Manashov
  
• “NLO light-cone sum rules for the nucleon electromagnetic form factors”. 15th Workshop on High Energy Spin Physics (DSPIN-13), 8-12 Oct 2013. Dubna, Moscow Region, Russia
  I. V. Anikin, V. M. Braun and N. Offen
  
• “Nucleon Form Factors and Distribution Amplitudes in QCD,” Phys. Rev. D 88 (2013) 114021
  I. V. Anikin, V. M. Braun and N. Offen
  (See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevD.88.114021)
• “Higher twist nucleon distribution amplitudes in Wandzura-Wilczek approximation,” Phys. Rev. D 89 (2014) 014011
  I. V. Anikin and A. N. Manashov
  (See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevD.89.014011)