Flavor singlet physics with background fields from lattice QCD

• Applicant: Privatdozent Dr. Arwed Schiller
• Subject Area: Nuclear and Elementary Particle Physics, Quantum Mechanics, Relativity, Fields
• Term: from 2015 to 2018
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 276092138

• Final Report Year: 2017

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. Die Berechnung der Spinverteilungen in Hadronen konnte durch die Einbeziehung der Seequark-Anteile weitergeführt werden. Damit wurde das Strukturmodell der Hadronen weiter verfeinert. Bei den elastische Formfaktoren konnten wir in Bereiche von Impulsüberträgen gelangen, welche bisher auf dem Gitter nicht möglich waren. Dies war durch die Anwendung der Feynman-Hellmann-Methode möglich. Unsere Ergebnisse fanden große Beachtung bei den Experimentalphysikern des Jefferson Laboratory. Die Untersuchungen zum nichtlokalen Axialvektorstrom zeigten, dass unter Verwendung unserer Wilson-artigen Wirkung die Wardidentitaät erfüllt wird - sowohl bis zur ersten Ordnung der Störungstheorie als auch nichtstörungstheoretisch. Die Renomierungskonstante ist nahe der Eins. Die mit diesem Strom berechnete axiale Ladung ist nahe dem experimentellen Wert, obwohl die den verwendeten Konfigurationen zugeordneten Pionmassen noch weit weg von ihrem physikalischen Wert waren. Auf dem Gebiet der Strukturfunktionen haben wir eine neuartige Methode zur direkten Berechnung vorgeschlagen. Sie geht über die Bestimmung der Vorwärts-Compton-Streuamplitude, welche mittels Feynman-Hellmann erhalten wird. Mit diesem Zugang kann man auf den Umweg über die Momente verzichten, welche auf dem Gitter ohnehin nur sehr eingeschränkt berechenbar sind. Erste Beispielrechnungen waren sehr erfolgversprechend. Es folgen nun Präzisionsrechnungen, welche einen fairen Vergleich mit dem Experiment erlauben.

Publications

• “Disconnected contributions to the spin of the nucleon,” Phys. Rev. D 92 (2015) no.11, 114517
  A.J. Chambers, R. Horsley, Y. Nakamura, H. Perlt, D. Pleiter, P.E.L. Rakow, G. Schierholz, A. Schiller, H. Stüben, R.D. Young and J.M. Zanotti
  
• “QED effects in the pseudoscalar meson sector,” JHEP 1604 (2016) 093
  R. Horsley, Y. Nakamura, H. Perlt, D. Pleiter, P.E.L. Rakow, G. Schierholz, A. Schiller, R. Stokes, H. Stüben, R.D. Young and J.M. Zanotti
  
• “Flavour breaking effects in the pseudoscalar meson decay constants,” Phys. Lett. B 767 (2017) 366
  V.G. Bornyakov, R. Horsley, Y. Nakamura, H. Perlt, D. Pleiter, P.E.L. Rakow, G. Schierholz, A. Schiller, H. Stüben and J.M. Zanotti
  
• “Nucleon Structure Functions from Operator Product Expansion on the Lattice,” Phys. Rev. Lett. 118 (2017) no.24, 242001
  A.J. Chambers, R. Horsley, Y. Nakamura, H. Perlt, P.E.L. Rakow, G. Schierholz, A. Schiller, K. Somfleth, R.D. Young and J.M. Zanotti