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Flavour physics from lattice QCD at the physical point

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Simulazioni di cromodinamica quantistica

Un recente progresso nelle simulazioni su grande scala ha fornito una precisione senza precedenti nella stima delle proprietà di particelle elementari come ad esempio quark e leptoni. Ricercatori finanziati dall’UE hanno lavorato per chiarire alcuni di questi misteri dell’universo.

Energia icon Energia

La cromodinamica quantistica (QCD) è la teoria delle interazioni forti tra particelle elementari ed è, assieme alle interazioni elettrodeboli, un componente del modello standard della fisica delle particelle. A causa della loro natura, le interazioni QCD a basse energie devono essere studiate in modo non perturbativo, e questo può essere fatto mediante simulazioni numeriche. A partire da tali simulazioni si possono calcolare proprietà quali masse e tassi di decadimento di stati legati delle particelle elementari, come ad esempio mesoni o barioni. Questi sono direttamente accessibili in esperimenti come il Large Hadron Collider (LHC) al Centro europeo per la ricerca nucleare (CERN). Il progetto LATTICE FLAVOUR QCD (Flavour physics from lattice QCD at the physical point) ha effettuato delle stime per fattori di forma e costanti di decadimento al fine di ricavare alcuni elementi della matrice Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) dalle misurazioni sperimentali. Gli elementi della matrice CKM sono un ulteriore componente del modello standard e descrivono la combinazione tra gli autostati della teoria elettrodebole e di quella forte. Analizzando la matrice CKM per le violazioni unitarie, si dovrebbe essere in grado di identificare possibili estensioni del modello standard o di escluderle. Un approccio è stato quello di calcolare il fattore di forma semileptonico del kaone dalle simulazioni del reticolo QCD. Un altro approccio ha esaminato il rapporto tra le costanti di decadimento di kaoni e pioni, che consente di ricavare il rapporto degli elementi CKM dai tassi di decadimento misurati sperimentalmente. Una pubblicazione riguardante i risultati ottenuti dal secondo approccio è stata preparata. Una seconda parte di questo progetto di ricerca ha determinato le costanti a bassa energia della teoria della perturbazione chirale (ChPT) da simulazioni del reticolo. La ChPT, che deriva da un’espansione nelle masse e nei momenti dei pioni, è un’efficace teoria di campo per le energie basse. Dato che nelle simulazioni del reticolo, a differenza dagli esperimenti, è possibile entro certi limiti variare liberamente le masse dei quark simulati. Tali simulazioni forniscono un banco di prova ideale per le previsioni della ChPT. I risultati sono stati pubblicati in un articolo su Physical Review D e in diversi atti di conferenze.

Parole chiave

Cromodinamica quantistica, particelle elementari, elettrodebole, LATTICE FLAVOUR QCD, simulazioni reticolo

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