Das Spektrum gebundener Zustände in der supersymmetrischen Yang-Mills-Theorie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die physikalische Forschung der letzten Jahrzehnte hat gezeigt, dass die uns bekannte Materie aus einer recht kleinen Zahl von fundamentalen Bausteinen zusammengesetzt ist. Hierzu gehören die sogenannten Quarks und Leptonen. Zwischen ihnen wirken außer der Schwerkraft drei Arten von Kräften, die als elektromagnetische, schwache und starke Wechselwirkungen bezeichnet werden. Es existiert eine Theorie, das Standardmodell der Elementarteilchenphysik, welche die fundamentalen Teilchen und ihre Wechselwirkungen nach den Regeln der Quantentheorie beschreibt. Eine große Fülle experimenteller Ergebnisse ist in bester Übereinstimmung mit den Aussagen des Standardmodells. Trotz der Geschlossenheit und der großen Erfolge des Standardmodells sind viele Physiker nicht zufrieden mit ihm und erhoffen sich neue physikalische Phänomene, die auf eine Physik jenseits des Standardmodells deuten. Die Ursache für das Unbehagen Hegt in mehreren unschönen theoretischen Aspekten, u.a. einer als zu groß empfundenen Zahl freier Parameter. Die attraktivsten Ansätze für eine theoretische Erweiterung des Standardmodells beinhalten die Supersymmetrie. Hiermit bezeichnet man ein vor mehr als dreißig Jahren entdecktes Konzept, welches den klassischen Symmetriebegriff auf spezifisch quantentheoretische Weise verallgemeinert. In unserem Forschungsprojekt, an dem Physiker aus Hamburg, Münster und den USA teilnehmen, untersuchen wir ein theoretisches Modell der Elementarteilchenphysik, welches Supersymmetrie aufweist, die sogenannte N = l supersymmetrische SU(2)-Yang- Mills-Theorie. Sie ist Bestandteil von Erweiterungen des Standardmodells. Viele grundlegende Eigenschaften dieser Theorie sind nicht gut bekannt. Auch lassen sich zahlreiche Fragen mit üblichen Näherungsverfahren nicht beantworten. Ein Verfahren, das hier weiterhilft, beruht auf der Simulation des Modells mit Hilfe von Computern. Hierzu müssen Raum und Zeit diskretisiert und durch ein vierdimensionales Gitter ersetzt werden. Wir haben Simulationen der Theorie auf den Supercomputern des Neumann Institute for Computing (NIC) in Jülich und an Universitäten durchgeführt und durch theoretische Rechnungen ergänzt und begleitet. Für unsere Rechnungen wurden eigens effiziente Computer-Algorithmen entwickelt und eingesetzt, die nun auch für andere Projekte herangezogen werden. In unseren Rechnungen könnten wir Ergebnisse über fundamentale Eigenschaften der supersymmetrischen Yang-MiUs-Theorie auf dem Gitter gewinnen, z.B. wurde das Kraftgesetz zwischen fundamentalen Ladungen dieser Theorie bestimmt. Besonders interessant ist das Spektrum der leichtesten Teilchen, deren Massen ermittelt wurden. Weiterhin haben wir untersucht, in welchem Maße die Supersymmetrie durch das Raum-Zeit-Gitter verletzt wird. Die Resultate bilden die Grundlage für künftige weiterführende Untersuchungen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- The volume source technique for flavour singlets: a second look, Eur. Phys. J. C 38 (2004) 329
F. Farchioni, G. Münster, R. Peetz
- Dokorarbeit Münster, 2009, N = 1 SU(2) Supersymmetric Yang-Mills theory on the lattice with light dynamical Wilson gluinos
Kamel Demmouche
- The low-lying mass spectrum of the N = 1 SU(2) SUSY Yang-Mills theory with Wilson fermions, Eur. Phys. J. C 39 (2005) 87
F. Farchioni, R. Peetz
- Updating algorithms with multi-step stochastic correction, Phys. Lett. B 623 (2005) 73
I. Montvay, E.E. Scholz
- Multi-Step stochastic correction in dynamical fermion updating algorithms, PoS(LAT2006) 037
I. Montvay, E.E. Scholz
- Dynamical simulation of lattice 4d N = 1 SYM, PoS(Confinement8) (2008) 136
K. Demmouche, F. Farchioni, A. Ferling, I. Montvay, G. Münster, E.E. Scholz, J. Wuilloud
- Habilitation Münster, 2008, Lattice simulation of light fermionic degrees of freedom with Wilson fermions
Federico Farchioni
- pectrum of 4d N = 1 SYM on the lattice with light dynamical Wilson gluinos, PoS(LATTICE 2008) 061
K. Demmouche, F. Farchioni, A. Ferling, I. Montvay, G. Münster, E.E. Scholz, J. Wuilloud
- Doktorarbeit Münster, 2009, Numerische Methoden zur Erforschung einer N=1 Super Yang-Mills-Theorie mit SU(2)c und SU(3)c Wilson Fermionen
Alexander Ferling
