Eingeschlossene Gluonen: Strahlungszerfälle von Charmonium

• Antragstellerin: Professorin Dr. Sara Collins, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 451886959

In den letzten zwanzig Jahren wurde in Experimenten auf der ganzen Welt eine beeindruckende Anzahl von Hadronen entdeckt, von denen einige hinsichtlich ihrer Quark- und Gluon-Komponenten nicht in ein einfaches Quarkmodell passen. Die Massen und die Struktur der Hadronen ergeben sich aus der Quantenchromodynamik (QCD). Die QCD ermöglicht viele Konfigurationen von Quarks und Gluonen, darunter Meson-Meson-Moleküle und Zustände mit einer signifikanten gluonischen Komponente, d. h. Glueball-ähnliche Mesonen. Ein wichtiger Produktionsmechanismus für gluonenreiche Zustände sind die Strahlungszerfälle von Charmonia. Glueball-Kandidaten mit skalaren und pseudoskalaren Quantenzahlen wurden bei solchen Zerfällen beobachtet. Die Massen dieser Zustände liegen nahe an den Vorhersagen der Gitter-QCD für die reine Eichtheorie. In der Natur bedeutet die Anwesenheit von Seequarks jedoch, dass es zu einer Mischung zwischen Glueball- und Quark-Antiquark-Konfigurationen kommt, was die Interpretation der experimentell beobachteten Strukturen erschwert. Für einen Vergleich mit den Experimenten sind verlässliche theoretische Vorhersagen der Strahlungszerfallsraten erforderlich. Dies erfordert jedoch auch Fortschritte bei den Berechnungsmethoden. Die Hauptziele dieses Projekts sind die Untersuchung der Strahlungszerfälle von Charmonia zu leichten Flavour-Singlet-Mesonen, einschließlich Glueball-ähnlicher Resonanzen, unter Verwendung der Gitter-QCD. Wir werden auch die Strahlungsübergangsformfaktoren zwischen verschiedenen schmalen Charmonium-Resonanzen berechnen, die einen wichtigen Einblick in die interne Struktur dieser Mesonen geben werden. Die Korrelationsfunktionen, die mit vielen dieser radiativen Zerfälle verbunden sind, leiden bei zunehmenden Zeitabständen unter einem abnehmenden Signal/Noise-Verhältnis. Zu den Neuerungen des Projekts gehören die Implementierung und Weiterentwicklung von Multi-Level-Techniken zur Rauschunterdrückung und das Tuning der Pionenmasse der Theorie, um die Anzahl der starken Zerfallsmoden zu verringern, die für glueballartige Resonanzen möglich sind.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5269: Zukünftige Methoden für Studien von eingeschlossenen Gluonen in QCD
• Internationaler Bezug: Irland
• Kooperationspartner: Professor Dr. Michael Peardon