Licht-an-Licht-Streuung (Projekt LBL)

• Antragsteller: Professor Harvey Byron Meyer, Ph.D.; Dr. Vladimir Pascalutsa, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458854507

Wechselwirkungen zwischen Photonen und insbesondere die Streuung von Licht an Licht sind Effekte rein quantenmechanischen Ursprungs. In der klassischen Elektrodynamik schließt die Linearität der Maxwell-Gleichungen solche Prozesse aus. Im Standard Modell (SM) der Teilchenphysik findet Licht-an-Licht Streuung durch die virtuellen Effekte von geladenen Teilchen statt. In der Sprache der Feynman-Diagramme werden diese Effekte durch die Schleifen geladener Teilchen beschrieben.Zuerst direkt beobachtet wurde die Licht-an-Licht Streuung kürzlich am Large Hadron Collider (LHC) am CERN in Genf in peripheren Kollisionen von Blei-Ionen. Die Interpretation der Licht-an-Licht Streuung am LHC verlangt eine genaue Beschreibung der dafür verantwortlichen SM Prozesse. Zur Zeit basiert diese Interpretation auf dem Monte-Carlo Event-Generator Superchic, in dem nur Einschleifen-Beiträge berücksichtigt werden. Diese Beschreibung wird mit der stetigen Verbesserung der experimentellen Datenlage verfeinert werden müssen. In dem Projekt LBL haben wir als Ziel, die theoretische Beschreibung der sogenannten hadronischen Beiträge, d.h. derer, die von der subatomaren starken Wechselwirkung stammen, weiterzuentwickeln. Die verbesserte Beschreibung werden wir in Superchic implementieren. In Zusammenarbeit mit den Kollegen vom (am LHC basierten) ATLAS Experiment werden wir durch diese Fortschritte auf der Theorie Seite in der Lage sein, die neuen Daten zu den Blei-auf-Blei Kollisionen zu analysieren und interpretieren.Darüber hinaus wird die theoretische Beschreibung der Licht-an-Licht Amplituden durch eine direkte Rechnung dieser mittels der sogenannten Gitter QCD, einer ab-initio Methode, validiert werden. Die Rechnung wird bei raumartigen Virtualitäten der Photonen erfolgen. In diesem Projekt wollen wir auf signifikante Weise unsere bisherigen Rechnungen dieser Amplituden verbessern, indem wir in den Simulationen realistischere Quark-Massen sowie höhere Statistik erreichen werden. Außerdem werden wir den Gitterabstand auf kontrollierter Weise nach Null extrapolieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5327: Photon-Photon-Wechselwirkungen innerhalb und jenseits des Standardmodells - vollständige Nutzung des Entdeckungspotentials von MESA bis hin zum LHC
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Mitverantwortliche: Dr. Kristof Schmieden; Professor Dr. Matthias Schott
• Kooperationspartner: Dr. Jeremy Green