Quantenchromodynamik mit chiral rotiertem Massenterm

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Karl Jansen; Professor Dr. Gernot Münster
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 21787514

Das Forschungsvorhaben gehört in den Bereich der theoretischen und Computer-unterstützten Elementarteilchenphysik. Die Theorie der starken Wechselwirkungen der Elementarteilchen, die Quantenchromodynamik (QCD), beinhaltet eine Reihe von Fragestellungen, die mit den Mitteln der Störungstheorie nicht behandelt werden können. Die Gitterfeldtheorie bietet eine Formulierung der QCD, die es erlaubt, nichtstörungstheoretische Probleme mit Hilfe von Simulationen auf Computern zu untersuchen. Der Schwerpunkt auf diesem Gebiet liegt weltweit auf dem Studium der QCD mit dynamischen Quarks und hat sowohl Tests der Eigenschaften der QCD als auch die Berechnung bisher unbekannter, phänomenologisch wichtiger Größen zum Ziel. Inhalt des hier beantragten Projekts ist es, den Weg für realistische Simulationen der Gitter-QCD zu ebnen und erste derartige Rechnungen durchzuführen. Zentrales Anliegen ist es dabei, mit den Massen der leichten Up- und Down-Quarks nahe an den ¿physikalischen Punkt zu gelangen, an dem die Masse des Pions ihren experimentell bestimmten Wert von 140 MeV annimmt. Eine Formulierung, die dieses, bisher als äußerst schwierig erscheinende Ziel ermöglicht und in letzter Zeit internationale Beachtung gefunden hat, siehe z.B. [20], ist die QCD mit chiral rotiertem Massenterm (Twisted Mass QCD). Mit geeignet gewählten Parametern können mit dieser Formulierung leichte Quarks simuliert und gleichzeitig Gitter-Artefakte linear im Gitterabstand unterdrückt werden. Zudem vereinfacht die Twisted-Mass-Formulierung der Gitter-QCD die Behandlung von unphysikalischen Mischungen verschiedener Operatoren bei der nicht-perturbativen Renormierung beträchtlich. In den letzten Monaten haben wir umfangreiche Erfahrungen mit der Twisted Mass QCD gesammelt und möchten darauf aufbauend diverse physikalische Fragestellungen in diesem Rahmen erforschen. Wir möchten erwähnen, dass die Rechenzeitkommission des John von Neumann-Institute for Computing (NIC) in Jülich unter mehr als 100 Anträgen diesem Projekt die umfangreichste Bewilligung an Rechenzeit zugesprochen hat. Darüber hinaus wurden die Arbeiten unseres Projektes auf der diesjährigen Gitterkonferenz in Dublin in einem Plenarvortrag, der von einem Mitarbeiter unserer Kollaboration gehalten wurde, ausgiebig vorgestellt und fanden viel Beachtung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen