FOR 1873:  Quark-Flavour-Physik und effektive Feldtheorien

• Fachliche Zuordnung: Physik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 214254430

Nach unserem gegenwärtigen Verständnis der Elementarteilchenphysik, der Astroteilchenphysik und der Kosmologie ist die im Universum sichtbare Materie aus fundamentalen Fermionen, den Quarks und den Leptonen, aufgebaut. Die verschiedenen Sorten ("Flavours") von Quarks und Leptonen unterscheiden sich durch ihre Kopplung an das allgegenwärtige Higgs-Teilchen, das mit großer Wahrscheinlichkeit kürzlich am "Large Hadron Collider" am CERN (Genf, Schweiz) entdeckt wurde. Diese unterschiedliche Kopplung führt schließlich zu den verschiedenen Massen der Fermionen. Offen bleibt jedoch die Frage, weshalb überhaupt drei Generationen von Fermionen mit sehr verschiedenen Massen, aber ansonsten exakt gleichen Wechselwirkungen beobachtet werden. Die Lösung dieses Rätsels ("Flavour Puzzle") spielt in der gegenwärtigen Forschung im Bereich der Hochenergieteilchenphysik eine große Rolle. Damit verknüpft ist die Erforschung der Mechanismen, die im Universum zur Materie-Antimaterie-Asymmetrie geführt haben. Die Forschergruppe hat das Ziel, systematisch den theoretischen Rahmen der Flavourphysik zu studieren, wobei der Schwerpunkt auf dem Quarksektor liegen soll. Die experimentelle Bestimmung fundamentaler Parameter in diesem Bereich ist schwierig, da in der Natur keine freien Quarks vorkommen, sondern in den Experimenten nur Prozesse mit Hadronen, d.h. durch die starke Wechselwirkung gebundene Zustände von Quarks, beobachtet werden können. Deshalb ist es unbedingt erforderlich, eine systematische Analyse von Effekten der starken Wechselwirkung durchzuführen, um verlässliche theoretische Vorhersagen zur quantitativen Bestimmung der fundamentalen Flavourparameter zu erhalten. Die wesentlichen Arbeitsschwerpunkte der Forschergruppe sind deshalb: (1) Verbesserung der Rechenmethoden in der Theorie der starken Wechselwirkung, (2) Steigerung der Präzision der theoretischen Vorhersagen für Phänomene im Bereich der Flavourphysik, (3) neue Beiträge zum theoretischen Verständnis der Flavourstruktur im sogenannten Standardmodell der Elementarteilchenphysik und dessen denkbaren Erweiterungen. Physikalische Erkenntnisse, die dabei aus dem Vergleich von Präzisionsobservablen in Flavourexperimenten (bei relativ moderaten Energien) und den theoretischen Vorhersagen gewonnen werden, komplementieren die phänomenologischen Untersuchungen zu Höchstenergieprozessen an aktuellen Beschleunigerexperimenten.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Charmless B-decays in Soft-Collinear Effective Theory (Antragsteller Bell, Guido )
• Higher Order Corrections to Nonleptonic and Rare Decays (Antragsteller Huber, Tobias )
• New Physics and Flavour Symmetries (Antragsteller Feldmann, Thorsten )
• Precision Heavy Quark Expansion (Antragsteller Mannel, Thomas )
• Precision Predictions for Flavour-Changing Neutral Current Decays (Antragstellerin Hiller, Gudrun )
• QCD Sum Rules and Hadronic Matrix Elements (Antragsteller Khodjamirian, Alexander )
• Zentralprojekt (Antragsteller Mannel, Thomas )

• Sprecher: Professor Dr. Thomas Mannel