Untersuchung der Hadronenstruktur mittels des Feynman-Hellmann Theorems
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Antragsteller ist seit Beginn ein wesentliches Mitglied der QCDSF-Kollaboration. Während er am Anfang die störungstheoretischen Rechnungen durchführte, hat sich sein Aufgabenfeld in den letzten Jahren auch in den nichtstorungstheoretischen Bereich verschoben. Die Thematik liegt nun schwerpunktmäßig im engeren Bereich der Struktur der Hadronen (Strukturfunktionen), der Wilson flows und der Berechnung von kombinierten QCD+QED-Effekten. 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 denselben Daten ist auch die Bestimmung der (ersten) Momente der Strukturfunktionen ohne großen Aufwand möglich. Nach ersten Beispielrechnungen begann die Erzeugung von Daten zur Berechnung der Comptonamplitude mit entsprechend großer Statistik. Dabei traten (in dieser Phase nicht unerwartete) Probleme auf, so bei der Implementierung des Stromoperators. Auch mussten noch einige Unklarheiten in der theoretischen Konzeption überwunden werden. Nach Lösung aller dieser Probleme war es möglich, eine robuste und signifikante Abhängigkeit der ersten Momente der nukleonischen Strukturfunktionen vom Impulsübertrag zu bestimmen - allein aufgrund von Gitterberechnungen! Eine robuste direkte Bestimmung der Strukturfunktionen scheint erst möglich zu sein, wenn die Genauigkeit der Daten der Comptonamplitude signifikant erhöht wird. Die bisherigen Resultate lassen aber die Betrachtungen von Termen höheren Twists realistisch erscheinen, auch der kinematische Bereich kleinerer Impulsüberträge ist mit unserer Methode verfügbar. Hinsichtlich der Einbeziehung der QED in die Berechnung physikalischer Größen hatten wir das Problem der Brechung der Isospinsymmetrie weiter im Blickpunkt. Wir haben die Massenaufspaltungen in den Baryonenoktetts und -dekupletts neu berechnet und eine sehr gute Übereinstimmung mit dem Experiment gefunden. Wir fanden - wie erwartet - dass die QED eine große Rolle spielt. Analoges gibt es von der Mischung der neutralen E0 und A0 Baryonen zu berichten. Unsere (modellfreien) Gitterrechnungen lieferten ein Resultat, welches mit älteren phänomenologischen Ergebnissen konsistent ist. Diese beinhalten aber die elektromagnetische Wechselwirkung nur indirekt. In unserem Zugang sind sowohl die QCD- als auch die QED-Beiträge einzeln quantifizierbar.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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[CSSM, QCDSF and UKQCD], J. Phys. G 46 (2019), 115004
R. Horsley et al.
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Phys. Rev. D 100 (2019) no.11, 114516
J. Bickerton, R. Horsley, Y. Nakamura, H. Perlt, D. Pleiter, P. Rakow, G. Schierholz, H. Stüben, R. Young and J. Zanotti
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[CSSM/QCDSF/UKQCD], Phys. Rev. D 101 (2020) no.3, 034517
Z. Kordov et al.
