Eichtheorien mit einem Flavour dynamischer Fermionen
Final Report Abstract
In der Physik der Elementarteilchen hat sich gezeigt, dass die bekannte Materie aus einer kleinen Zahl von Bausteinen aufgebaut ist, zu denen die sogenannten Quarks und Leptonen gehören. Diese Teilchen und die zwischen ihnen wirkenden Kräfte werden sehr erfolgreich durch das Standardmodell der Teilchenphysik beschrieben. Dieses steht in bester Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen. Bis heute gibt es keine experimentellen Nachweise für physikalische Effekte, die dem Standardmodell widersprechen. Dennoch gibt es Gründe für die Annahme, dass es physikalische Phänomene gibt, die auf eine Physik jenseits des Standardmodells deuten. Diese Gründe liegen in unbefriedigenden theoretischen Eigenschaften des Standardmodells, u.a. einer als zu groß empfundenen Zahl freier Parameter. Viele der Versuche, das Standardmodell zu erweitern, beruhen auf dem Konzept der Supersymmetrie. Die Supersymmetrie verallgemeinert den herkömmlichen Symmetriebegriff der Physik auf quantentheoretische Weise und besitzt das Potenzial, einige der problematischen Aspekte des Standardmodells zu beheben. In diesem Projekt untersuchen wir die Eigenschaften der N=1 supersymmetrischen Yang-Mills-Theorie, einer Theorie, welche Supersymmetrie aufweist und Bestandteil vieler Ansätze für die Physik jenseits des Standardmodells ist. Von besonderem Interesse ist das Spektrum der leichtesten Teilchen, welche durch diese Theorie beschrieben werden. Daneben gibt es eine Reihe weiterer Fragen über diese Theorie, über die man Aufschluss erhalten möchte. Eine Methode zu Untersuchung solcher Fragen, die sich nicht mit Papier und Bleistift lösen lassen, besteht in der numerischen Simulation der Theorie mit Hilfe von Computern. Hierzu müssen Raum und Zeit diskretisiert und durch ein vierdimensionales Gitter ersetzt werden. In unserem Projekt haben wir Simulationen auf den Supercomputern des Neumann Institute for Computing (NIC) in Jülich durchgeführt und durch theoretische Rechnungen ergänzt und begleitet. In den Simulationen und der Auswertung der Daten mit eigens dafür geschriebenen Programmen konnten wir Ergebnisse über die Massen der leichtesten Teilchen, die Kräfte zwischen fundamentalen Ladungen und weitere fundamentalen Eigenschaften der Theorie gewinnen. Auch wurde untersucht, in welchem Maße die Supersymmetrie durch die Diskretisierung des Raumes und der Zeit verletzt wird. Die Resultate sind verträglich mit der Existenz eines supersymmetrischen Kontinuumslimes und der Formation von supersymmetrischen Gruppen von Teilchen. Unsere Forschungen werden fortgesetzt und zielen auf weitere Aspekte der Theorie, z.B. ihr Verhalten bei hohen Temperaturen.
Publications
- “Simulation of 4d N=1 supersymmetric Yang-Mills theory with Symanzik improved gauge action and stout smearing”, Eur. Phys. J. C 69 (2010) 147
K. Demmouche, F. Farchioni, A. Ferling, I. Montvay, G. Münster, E. E. Scholz and J. Wuilloud
- “The gluino-glue particle and finite size effects in supersymmetric Yang-Mills theory”, JHEP 1209 (2012) 108
G. Bergner, T. Berheide, I. Montvay, G. Münster, U. D. Özugurel and D. Sandbrink
(See online at https://doi.org/10.1007/JHEP09(2012)108) - “The gluinoglue particle and relevant scales for the simulations of supersymmetric Yang-Mills theory”, PoS (Lattice 2012) 042
G. Bergner, I. Montvay, G. Münster, U. D. Özugurel and D. Sandbrink
- “N=1 supersymmetric Yang-Mills theory on the lattice”, PoS(LATTICE 2013) 483
G. Bergner, I. Montvay, G. Münster, U. D. Özugurel and D. Sandbrink
- “Perturbative calculation of the clover term for Wilson fermions in any representation of the gauge group SU(N)”, JHEP 1305 (2013) 143
S. Musberg, G. Münster and S. Piemonte
- “Towards the spectrum of low-lying particles in supersymmetric Yang-Mills theory”, JHEP 1311 (2013) 061
G. Bergner, I. Montvay, G. Münster, U. D. Özugurel and D. Sandbrink
(See online at https://doi.org/10.1007/JHEP11(2013)061)
