Teilprojekt A4: Chiral invariante Formulierungen der QCD auf dem Gitter

Projektleitung:
Prof. Dr.sc.nat. Michael Müller-Preußker, Humboldt-Universität zu Berlin
Dr.rer.nat.habil. Karl Jansen, DESY, Zeuthen

Mitarbeiter:
Dr. Marc Wagner, Postdoc
Jenifer Gonzalez Lopez, Doktorantin

Assoziierte Mitarbeiter:
Dr. Carsten Urbach, Humboldt-Universität zu Berlin
Dr.Gregorio Herdoiza, DESY, Zeuthen

Das Projekt dient der methodischen Untersuchung und der physikalischen kombinierten Anwendung von chiral-invarianten Overlap- bzw. chiral verbesserten Twisted-Mass-Formulierungen der QCD auf dem Gitter. Es wird angestrebt, den Zusammenhang der nicht-störungstheoretischen QCD mit effektiven Niederenergie-Theorien --insbesondere der chiralen-- --Störungstheorie-- zu untersuchen, mit dem Ziel der Bestimmung verschiedener Niederenergiekonstanten der chiralen Lagrangedichte füur den Fall der Anwesenheit dynamischer Quarks. Das Projekt ist eingebettet in der European Twisted Mass Collaboration (ETMC), siehe Bild 1. Bild1

Ein erstes herausragendes Ergebnis des Projektes ist die Bestimmung von Niederenergiekonstanten der chiralen Lagrange-Dichte für den Fall zweier massenentarteter Quarks. Die Niederenergiekonstanten konnten mit einer in der Welt führenden Präzision bestimmt werden. Dies erlaubt es, die skalaren und tensoriellen Streuläangen des Pions mit einer bis dahin nicht erreichbaren Genauigkeit zu berechnen, siehe Bild 2 (Leutwyler, private Mitteilung). Bild2

Obwohl die Twisted-Mass-Formulierung die Hauptsto{\ss}richtung des Projektes ist, gibt es Fragestellungen, bei denen die Verwendung von chiral-invarianten Gitterfermionen notwendig ist. Dies ist u.a. die Physik im sogenannten ε-Regime der chiralen Störungstheorie und Probleme, bei denen die Kenntnis der Topologie der Eichfeldkonfigurationen wichtig ist. Auch im Prozess der Auswertung der mit der Twisted-Mass-Formulierung erzeugten Konfigurationen k/ouml;nnen chiral-invariante Fermionen sehr nützlich sein. Ein solcher gemischter Zugang der Verwendung zweier unterschiedlicher Gitterfermionen in der Auswertung der Konfigurationen wird zudem eine gute Kontrolle der systematischen Fehler erlauben. In dieser Weise wird momentan z.B. der B-Meson-Parameter B_K von uns bestimmt.

Eine Voraussetzung zur Erzielung der oben beschriebenen Ergebnisse war die genaue Erforschung des Phasendiagramms der Gitter-QCD bei verschwindender Temperatur. Eine natürliche Erweiterung der Untersuchungen der Phasenstruktur sind Rechnungen bei nicht-verschwindender Temperatur. Es ist nicht nur von prinzipiellen Interesse, die Phasenstruktur in diesem Fall zu erkunden. Es können auch einige Ergebnisse, die bei Temperatur Null gewonnen wurden, gewinnbringend in der Analyse des komplizierteren Falles nicht-verschwindender Temperatur verwertet werden. Simulationen der vollen QCD bei nicht-verschwindender Temperatur verlangen gleichzeitig Wirkungen mit verbessertem Kontinuumslimes und sehr hohe statistische Präzision, wenn sie physikalische Aussagen zur thermodynamischen Zustandsgleichung erlauben sollen. Die O(a)-verbesserte Twisted-Mass-Formulierung für Wilson-Fermionen könnte hier eine neue Richtung aufzeigen und sehr gewinnbringend sein. Wir planen deshalb als ersten Schritt die Erkundung des Phasendiagramms für den Fall der nicht-verschwindenden Temperatur. Insbesondere ist das Verhalten der Aoki-Phase bei starken `nackten' Kopplungen einer genaueren Analyse zu unterwerfen.

Eine besondere Erwaehnung verdient die Tatsache, dass Prof. G.C. Rossi, Universitaet Rom II (Tor Vergata) als Humboldt-Preisträger und Mit-Begründer der Twisted-Mass-Formulierung für ein Jahr in dem Projekt mitgearbeitet hat. Das Projekt der Twisted-Mass-Fermionen wurde zu dem als eines der ersten Flaggschiff-Projekte im Rahmen der DEISA Extreme Computing Initiative von einem international besetzten Gutachtergremium bewilligt.

Letzte Änderung: 22.11.2007