Quantenchromodynamik auf dem Gitter

Gitter-Quantenchromodynamik (LQCD) ist ein numerisches Werkzeug zur Berechnung nicht-störungstheoretischer hadronischer Prozesse in der Teilchen- und Kernphysik. Unsere LQCD-Berechnungen nutzen die großen High-Performance Computing (HPC)-Ressourcen innerhalb von JSC/FZJ, um "beyond the standard model" (BSM) Prozesse und Eigenschaften exotischer Hadronen zu berechnen. 

LQCD

Schematische Darstellung eines BSM-Teilchens im NukleonSchematische Darstellung eines BSM-Teilchens (in violett), das an Quarks (rote, blaue und grüne Kugeln) innerhalb eines Nukleons (orange Schale) streut. Die Quarks interagieren miteinander über einen Gluonenaustausch, der als gestrichelte Linie gekennzeichnet wird.
Copyright: Tom Luu

Quantenchromodynamik (QCD) ist die Theorie, die das Verhalten von Quarks und Gluonen beschreibt. Diese fundamentalen Teilchen verhalten sich bei Energien unter 200 MeV extrem nichtlinear und stark korreliert, wobei sie Nukleonen und die nachfolgenden Elemente in unserem Periodensystem bilden. Aufgrund des nichtlinearen Verhaltens sind theoretische Berechnungen der QCD in diesem Bereich im Wesentlichen unmöglich. Wissenschaftler greifen daher auf Gitter-QCD (LQCD) zurück, um Berechnungen in diesem Bereich durchzuführen. Hier wird die Raum-Zeit diskretisiert und die Berechnungen stochastisch durchgeführt. Wissenschaftler des IAS-4/IKP-3 verwenden LQCD, um verschiedene nicht-störungstheoretische Prozesse zu berechnen, die von BSM-Wechselwirkungen, die Nukleonen-EDMs induzieren, bis hin zu exotischen mesonischen Systemen reichen. Bis heute bietet LQCD die einzige bekannte systematische und modellfreie Berechnung von QCD im niedrigen Energiebereich.