Neue Kenntnisse zu starken Wechselwirkungen
Kollisionen hochenergetischer Hadronen liefern eine Fülle von Informationen in der Kern- und Teilchenphysik. Jenseits neuer Einblicke in die inneren Strukturen von Nukleonen und Kernen ermöglichen sie die Erforschung von starken Wechselwirkungen zwischen Quarks und Gluonen. Zur Beschreibung der Wechselwirkungen dieser Elementarteilchen – die Hadronen wie Protonen, Neutronen und Pionen bilden – dient die Quantenchromodynamik (QCD). Hochenergie-Hadron-Kollisionen dienen auch als unschätzbare Werkzeuge bei der Erforschung der Teilchenphysik jenseits des Standardmodells. Das primäre Ziel des EU-geförderten Projekts RESUQCD ("Resummation of higher orders in QCD perturbation theory") war es, QCD-Resummationstechniken für bestimmte Messgrößen weiter zu entwickeln, um modernste theoretische Vorhersagen zu liefern. Insbesondere untersuchte RESUQCD die Resummation von logarithmischen Korrekturen von schwierigen Streuquerschnitten in der störungstheoretischen QCD. Die Projektergebnisse sollen zu einer besseren Überprüfung der theoretischen Vorhersagen für viele Querschnitte in der Hochenergiephysik führen, von Fixed-Target-Experimente bis zu Hochenergiebeschleunigern. Die Projektarbeit wird sich als wichtig für laufende Experimente in der Hochenergiephysik auf der ganzen Welt herausstellen, etwa für COMPASS (Genf, Schweiz) HERMES (Hamburg, Deutschland) und RHIC (Brookhaven, Vereinigte Staaten). Ihr primäres Ziel ist es, neue Informationen über die innere Struktur des Nukleons zu liefern. Dies kann nur durch den Vergleich von Daten mit theoretischen Vorhersagen hinsichtlich der entsprechenden Kinematik jedes Experiments erreicht werden. In COMPASS und HERMES haben Wissenschaftler mithilfe von Spin-Asymmetrien im Photon-Gluon-Fusionsprozess die spinabhängige Gluon-Verteilung im Nukleon erforscht. Bei beiden Fixed-Target-Experimenten sind die Resummationseffekte der QCD-Schwelle signifikant. RESUQCD leitete die Resummation von Schwellenlogarithmen bei allen Ordnungen für den Gamma-Photobildungsprozess mit hoher Querdynamik ab. RESUQCD studierte verschiedene reine QCD-Reaktionen, vor allem mit Schwerpunkt auf der Phänomenologie. Insbesondere untersuchten die Wissenschaftler die Jetbildung am Large Hadron Collider (LHC), wo Resummationsberechnungen verwendet werden können, um die Größe der Terme höherer Ordnung in der Störungsreihe vorherzusagen. Weitere Erfolge umfassen die Analyse der Helizität-Parton-Verteilungen sowie die Bestimmung der Winkelabhängigkeiten von verschiedenen Querimpulsverteilungen am LHC, die einzigartige Einblicke in die Gluondynamik liefern. Die Resummationsstudien von RESUQCD lieferten neue Einblicke in die störungstheoretische QCD-Struktur bei hohen Ordnungen und erweiterten so das Verständnis zu den starken Wechselwirkungen.
Schlüsselbegriffe
starke Wechselwirkungen, Hadronstreuung, Quantenchromodynamik, Resummation, Störungstheorie
