Gitter-QCD-Untersuchung einer b-bar b-bar u d Tetraquark-Resonanz
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Quarks treten typischer Weise in Zweiergruppen, sogenannten Mesonen, oder Dreiergruppen, sogenannten Baryonen, auf, wobei für Letztere Proton und Neutron bekannte Vertreter sind. Es gibt jedoch auch exotische Kombinationen von vier Quarks, sogenannte Tetraquarks, die vor allem in jüngerer Zeit großes Interesse erfahren. Dies liegt daran, dass sie sowohl mit aktuellen Beschleinigerexperimenten nachgewiesen als auch auf theoretischer Ebene mit modernen numerischen Rechnungen immer besser verstanden und präziser vorhergsagt werden können. Das Ziel dieses Projekts bestand darin, die Existenz und Eigenschaften spezieller Tetraquark-Systeme, bestehend aus zwei schweren Antiquarks und zwei leichten Quarks ausgehend von Grundprinzipen, der Quantenchromodynamik, mit Hilfe numerischer Gitterfeldtheorie-Rechnungen zu studieren. Die Untersuchung einer bbud Tetraquark-Resonanz mit Quantenzahlen I(JP) = 0(1−) hat sich dabei als sehr schwierig erwiesen. Im Rahmen des Projekts konnte mit Hilfe der Born-Oppenheimer-Approximation verstanden werden, dass die Tetraquark-Resonanz nicht knapp über dem niedrigen BB Threshold liegt, wie ursprünglich erwartet, sondern weitaus höher, oberhalb des B ∗ B ∗ Thresholds. Finale Ergebnisse mit vollen Gitter-QCD-Rechnungen, die über die Born-Oppenheimer-Approximation hinausgehen, konnten aus diesem Grund noch nicht erzielt werden, da dies die numerische Lösung eines komplizierten 2-Kanal-Streuploblems mit einem BB und einem B ∗ B ∗ Kanal erfordert. Wesentliche technische Schritte für eine derartige zukünftige Berechnungen wurden jedoch umgesetzt. Für die beiden b¯u ¯cud Tetraquark-Systeme mit Quantenzahlen I(J P) = 0(0+) und I(J P) = 0(1+) wurde erstmalig eine rigorose Finite-Volume-Streuanalyse basierend auf vollen Gitter-QCD-Rechnungen ausgeführt. Damit ist es gelungen, für beide Systeme je ein schwach gebundendes aber stabiles Tetraquark vorherzusagen, sowie je eine Tetraquark-Resonanz etwa 100 MeV über dem niedrigesten Meson-Meson-Threshold (BD bezeihungsweise B ∗ D).
Link zum Abschlussbericht
https://oa.tib.eu/renate/items/ea97d5cf-a81a-4ae9-b431-83fcd23b0ba1
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Inclusion of heavy spin effects in the ud¯¯ I(J P )=0(1− ) four-quark channel in the Born-Oppenheimer approximation. Proceedings of The 39th International Symposium on Lattice Field Theory — PoS(LATTICE2022), 262. Sissa Medialab.
Hoffmann, Jakob; Zimermmane-Santos, Andre & Wagner, Marc
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Lattice QCD study of antiheavy-antiheavy-light-light tetraquarks based on correlation functions with scattering interpolating operators both at the source and at the sink. Proceedings of The 39th International Symposium on Lattice Field Theory — PoS(LATTICE2022), 270. Sissa Medialab.
Wagner, Marc; Alexandrou, Constantia; Finkenrath, Jacob; Leontiou, Theodoros; Meinel, Stefan & Pflaumer, Martin
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Antiheavy-antiheavy-light-light four-quark bound states. Proceedings of The 39th International Symposium on Lattice Field Theory — PoS(LATTICE2022), 075. Sissa Medialab.
Pflaumer, Martin; Alexandrou, Constantia; Finkenrath, Jacob; Leontiou, Theodoros; Meinel, Stefan & Wagner, Marc
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Doubly-heavy tetraquarks from lattice QCD, Ph.D. thesis at Goethe University Frankfurt (2023)
M. Pflaumer
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Shallow bound states and hints for broad resonances with quark content ¯cud in B-D b¯ and B ∗ -D scattering from lattice QCD. Physical Review Letters, 132(15).
Alexandrou, Constantia; Finkenrath, Jacob; Leontiou, Theodoros; Meinel, Stefan; Pflaumer, Martin & Wagner, Marc
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¯¯ bbud ¯¯ and bbus tetraquarks from lattice QCD using symmetric correlation matrices with both local and scattering interpolating operators. Physical Review D, 110(5).
Alexandrou, Constantia; Finkenrath, Jacob; Leontiou, Theodoros; Meinel, Stefan; Pflaumer, Martin & Wagner, Marc
