Kohärente Pionenproduktion bei Neutrino-Kern-Streuung im Formalismus der Mehrfachstreuung

• Antragsteller: Dr. Viacheslav Tsaran
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 572608475

Die Pionenproduktion spielt eine bedeutende Rolle bei den gemessenen Signalen sowohl der inklusiven als auch der semi-inklusiven Wirkungsquerschnitte der Neutrino-Kern-Streuung und stellt somit eine erhebliche Herausforderung für eine präzise theoretische Beschreibung dar, wie sie für die Interpretation von Long-Baseline-Neutrino-Oszillationsexperimenten erforderlich ist. Zur Bewältigung dieses Problems beabsichtigen wir, das in früheren Arbeiten entwickelte einheitliche Modell für die Pion-Kern-Streuung und Photoproduktion im Energiebereich der Δ(1232)-Resonanz zu erweitern. Unser Ansatz basiert auf der verzerrten Wellen-Impulsnäherung im Impulsraum, erweitert um eine detaillierte Beschreibung der Pionenrückstreuung zweiter Ordnung. Die Kernpotenziale sowohl für die Pionenstreuung als auch für die Produktion werden aus der Vielfachstreuungsreihe abgeleitet und berücksichtigen Zwischenzustände mit Pion-Nukleon-Ladungsaustausch sowie Nukleon-Spin-Flip-Prozesse. Die Vielteilcheneffekte des Mediums werden durch die komplexe effektive Δ-Selbstenergie berücksichtigt, die den Δ-Propagator im Kernmedium modifiziert. Die im Rahmen der Neutrino-Kern-Streuung erzeugten Pionen unterliegen starken Endzustandswechselwirkungen, die zu einer Änderung ihrer Ladung oder zu vollständiger Absorption führen können. Um diese Effekte präziser zu beschreiben, zielt dieses Vorhaben darauf ab, unsere Rechnungen zur Pion-Kern-Streuung um Prozesse des Ladungsaustauschs und der echten Pionenabsorption zu erweitern. Um den Energiebereich abzudecken, der für moderne Long-Baseline-Neutrino-Oszillationsexperimente relevant ist, beabsichtigen wir, unser Modell auf den Energiebereich der zweiten Nukleonresonanz auszudehnen. Dies erfordert die Berücksichtigung der Modifikationen von Masse und Breite der Resonanzen N(1440), N(1520) und N(1535) im Kernmedium. Durch Einbeziehung des hadronischen axialen Vektorstroms in die elementare Pionenproduktionsamplitude beabsichtigen wir, ein umfassendes Modell für die Pionenproduktion bei der Neutrino-Kern-Streuung zu entwickeln. Dieses Modell wird Effekte der Pionenrückstreuung zweiter Ordnung berücksichtigen, die sich bereits bei der Pionenphotoproduktion am Kern als wesentlich erwiesen haben. Ziel dieses Projekts ist es, einen einheitlichen Rahmen für die Beschreibung der Pionenstreuung und der elektroschwachen Produktion im Bereich der ersten und zweiten Nukleonresonanz zu schaffen, basierend auf modernen kernphysikalischen Strukturmodellen und mit einer minimalen Anzahl von Modellparametern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen