Bestimmung hadronischer Strukturen mit Hilfe der Gitter-QCD

• Applicant: Privatdozent Dr. Arwed Schiller
• Subject Area: Nuclear and Elementary Particle Physics, Quantum Mechanics, Relativity, Fields
• Term: from 2013 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 234004873

• Final Report Year: 2015

Final Report Abstract

Die Leipziger Gruppe ist seit Beginn ein wesentlicher Bestandteil der QCDSF-Kollaboration. Während sie am Anfang die störungstheoretischen Rechnungen durchführte, hat sich ihr Aufgabenfeld in den letzten Jahren auch in den nichtstörungstheoretischen Bereich verschoben - hier insbesondere in Richtung der Berechnung der Renormierungsfaktoren. Im Rahmen des Projektes wurden schwerpunktmäßig Z-Faktoren bestimmt. Einerseits wurde die störungstheoretische Verbesserung der Renormierungsfaktoren für ausgewählte lokale Operatoren getestet. Es zeigte sich, dass die vollständige (numerische) Subtraktion der Gitterartifakte in erster Ordnung der Störungstheorie das Verhalten der Z-Faktoren deutlich verbessert. Dies konnten wir für eine Reihe ausgewählter lokaler Operatoren zeigen. Erstmalig wendeten wir das FH-Theorem zur nichtstörungstheoretischen Bestimmung der Renormierungsfaktoren an. Insbesondere fur Singlet-Operatoren ist das eine vielversprechende Methode, um auch die sogenannten quark-line-disconnected Diagramme effektiv einbeziehen zu können. Im Standardzugang über die 3-Punkt-Funktionen sind diese Beiträge Ursache großer numerischer Fluktuationen. Wir bestimmten die Nichtsinglet- und Singlet-Renormierungsfaktoren für die Axialvektor- und skalaren Operatoren. Die Resultate für die Nichtsingletoperatoren stimmen im Rahmen der Fehler vollständig mit denen aus dem Standardzugang über die 3-Punkt-Funktion überein. Die Ergebnisse für die Singletoperatoren sind neu. Auch der Spinanteil der Quarks in den Hadronen konnte mit der FH-Methode bestimmt werden, wobei auch hier wieder der Vorteil bei der entsprechenden Berechnung unter Einbeziehung der disconnected Diagramme wesentlich ist. Die Berechnung der SU(3) Betafunktion zeigte in einer ersten Abschätzung, dass die Kopplungskonstante für kleine Impulse auf einen konstanten Wert zuläuft. Allerdings bedarf es für eine profunde Aussage noch weiterer Rechnungen. Die Massendifferenz zwischen Σ und Λ Hadronen wurde durch reine QCD Effekte beschrieben. Weiterführende Untersuchungen verlangen den Einschluss der QED in gemeinsame QCD+QED-Simulationen. Die numerische Bestimmung des elektrischen Dipolmoments des Neutrons mittels Gitterrechnungen erlaubte eine obere Abschätzung der Größenordnung des CP-verletzenden Terms in der Wirkung.

Publications

• “The SU(3) Beta Function from Numerical Stochastic Perturbation Theory,” Phys. Lett. B 728 (2014) 1
  R. Horsley, H. Perlt, P. E. L. Rakow, G. Schierholz, A. Schiller
  
• “A novel approach to nonperturbative renormalization of singlet and nonsinglet lattice operators,” Phys. Lett. B 740 (2015) 30
  A. J. Chambers, R. Horsley, Y. Nakamura, H. Perlt, P. E. L. Rakow, G. Schierholz, A. Schiller, J. M. Zanotti
  
• “Lattice determination of Sigma-Lambda mixing,” Phys. Rev. D 91 (2015) 7, 074512
  R. Horsley, J. Najjar, Y. Nakamura, H. Perlt, D. Pleiter, P. E. L. Rakow, G. Schierholz, A. Schiller, H. Stüben, J. M. Zanotti
  
• “Renormalization of local quark-bilinear operators for Nf =3 flavors of stout link nonperturbative clover fermions,” Phys. Rev. D 91 (2015) 1, 014502
  M. Constantinou, R. Horsley, H. Panagopoulos, H. Perlt, P. E. L. Rakow, G. Schierholz, A. Schiller, J. M. Zanotti
  
• “The electric dipole moment of the neutron from 2+1 flavor lattice QCD,” Phys. Rev. Lett. 115 (2015) 6, 062001
  F.-K. Guo, R. Horsley, U.-G. Meissner, Y. Nakamura, H. Perlt, P. E. L. Rakow, G. Schierholz, A. Schiller and J. M. Zanotti