Statische Hybrid-Potentiale und Eigenschaften von schweren hybriden Mesonen mit Hilfe von Gitter-QCD

• Antragsteller: Professor Dr. Owe Philipsen; Professor Dr. Marc Wagner
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 284230219

Hybride Mesonen haben Quantenzahlen, die nicht im Rahmen des Quark-Modells verstanden werden können. Es handelt sich um von der QCD vorhergesagte Zustände, zu denen Gluonen auf nicht-triviale Weise beitragen. Untersuchungen solcher exotischer Mesonen sind gegenwärtig von großem Interesse, sowohl in der Experimental- als auch in der theoretischen Physik. Vor allem auf theoretischer Seite sind nicht-störungstheoretische Vorhersagen notwendig, um die vorhandenen und in Zukunft erwarteten experimentellen Daten verstehen und interpretieren zu können.Ein spezieller Ansatz, hybride Mesonen mit Hilfe von Gitter-QCD zu studieren, besteht in der Berechnung statischer Hybrid-Potentiale. Solche Potentiale entsprechen der Energie des Grundzustands in einem Sektor mit einem unendlich schweren Quark und einem unendlich schweren Antiquark, die räumlich getrennt und über einen gluonischen Flussschlauch verbunden sind, der die nicht-trivialen Quantenzahlen realisiert. Derartige Systeme sind hybriden Mesonen mit schweren Valenzquarks sehr ähnlich. Wir planen moderne Gitter-QCD-Präzisionsrechnungen dieser statischen Hybrid-Potentiale mit dynamischen Quarks. Dabei sollen unter anderem auch sehr feine Gitterabstände verwendet werden, um den Bereich kleiner Quark-Antiquark-Abstände besser auflösen zu können.In einem zweiten Schritt werden wir die berechneten statischen Hybrid-Potentiale als nicht-perturbativen Input für die nicht-relativistische Schrödinger-Gleichung verwenden, deren Lösungen Vorhersagen zu Massen und Eigenschaften hybrider Mesonen liefern. Wir planen außerdem konzeptionelle Verbesserungen dieser Rechnungen, insbesondere die Berücksichtigung von Effekten der schweren Quark-Spins, die in der Vergangenheit in solchen Rechnungen stets vernachlässigt wurden, obwohl zu erwarten ist, dass ihr Beitrag einem signifikanten Anteil der Bindungsenergie entspricht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen