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Bergische Universität Wuppertal

Forschungsbericht 2000 - 2002 

Physik
Theoretische Teilchenphysik/Quantenchromodynamik

Leiter: Dr. Dieter Müller 

Anschrift:
Bergische Universität - Gesamthochschule Wuppertal, Fachbereich Physik, Gaußstr. 20, 42097 Wuppertal
Telefon: 439-2744
Fax: 439-3860
email: dmueller@physik.uni-wuppertal.de

Wissenschaftliche Mitarbeiter:

Dipl. Physiker Axel Kirchner
Institut für Theoretische Physik, Universität Regensburg
D-93040 Regensburg

Allgemeiner Überblick:  

Die Quantenchromodynamik (QCD) ist Teil des Standardmodells der Elementarteilchen, der Theorie von Quarks und Leptonen, und sie beschreibt die Wechselwirkung zwischen den Quarks durch den Austausch von Gluonen. Quarks und Gluonen sind die fundamentalen Konstituenten der Hadronen, die der starken Wechselwirkung unterliegen. Somit ist die QCD die fundamentale Theorie für die Phänomene der starken Wechselwirkung. Für Streuprozesse mit hochenergetischen Teilchen konnte gezeigt werden, dass der Streuquerschnitt in inklusiven und die Streuamplitude in exklusiven Prozessen in einen störungstheoretisch zu berechnenden harten Anteil und nicht-störungstheoretische Verteilungen faktorisiert. Diese Verteilungen können als Wahrscheinlichkeit (Partonverteilungen) bzw. Wahrscheinlichkeitsamplitude (Distributionsamplituden und verallgemeinerte Partonverteilungen) der Konstituenten  interpretiert werden. Die Ziele der Forschung sind theoretische Vorhersagen für eine neue Klasse von exklusiven Prozessen, in denen man Zugang zu den verallgemeinerten Partonverteilungen hat, mittels störungstheoretischen Methoden  auszuarbeiten und die Modellabhängigkeit dieser Vorhersagen von den verallgemeinerten Partonverteilungen zu studieren. Letztendlich ist durch den Vergleich von theoretischen Aussagen mit den experimentellen Messungen die Hoffnung verbunden, einen tieferen Einblick in die innere Struktur von Hadronen, insbesondere des Nukleons, zu erhalten.

Forschungsbereich:

Verallgemeinerte Partonverteilungen und exklusive QCD Prozesse  

Verallgemeinerte Partonverteilungen beschreiben in Abhängigkeit der Impulsfraktion, des Impulsübertrages und der  Auflösungsskala die Eigenschaften der Konstituenten von Hadronen. So z.B. beinhalten sie Informationen über die Drehimpulsfraktion von Quarks und über deren dreidimensionale Verteilung innerhalb von Hadronen. Die verallgemeinerten Partonverteilungen sind nicht-störungstheoretische QCD Amplituden, die Hybride aus Formfaktoren, Partonverteilungen und Distributionsamplituden sind. Sie sind in der harten Leptoproduktion von Photonen oder Mesonen experimentell zugänglich.  In dem Projekt wurde insbesondere die Leptoproduktion von Photonen, d.h. die tief-virtuelle Compton-Streuung, für verschiedene Targets analysiert: Berechnung von Streuquerschnitten in der sog. Twist-3 Approximation für Hadronen und Atomkerne, Einführung geeigneter Observablen, modellabhängige Abschätzungen und Vergleich mit experimentellen Daten von den H1, HERMES (DESY) und den CLASS (TJNAF) Kollaborationen. 

Wissenschaftliche Zusammenarbeit:

  • Dr. A.V. Belitsky  (University of Maryland at College Park, USA)

  • Dr. L. Niedermeier, Dipl. Phys. A. Kirchner und Prof. A. Schäfer (Universität Regensburg)

Veröffentlichungen:

  • A.V. Belitsky, D. Müller, L. Niedermeier, and A. Schäfer. Asymmetries in DVCS and skewed parton distributions. In Proc. of the RIKEN BNL Research Centre Workshop: `Predictions and Uncertanties for RHIC Spin Physics', Upton, New York, 6.-31.3.2000.

  • A.V. Belitsky, D. Müller, L. Niedermeier und A. Schäfer. Leading twist asymmetries in deeply virtual Compton scattering. Nucl. Phys. B 593 (2001) 289-310, hep-ph/0004059.

  • A.V. Belitsky und D. Müller. Off-forward gluonometry. Phys. Lett. B 486  (2000) 369--377, hep-ph/0005028.

  • D. Müller. Extraction of skewed parton distributions. In  Proc. of the `8th International Workshop on Deep Inelastic Scattering'  Liverpool, April 25-30, 2000. hep-ph/0006207.

  • A.V. Belitsky und D. Müller. Twist-three effects in two-photon processes. Nucl. Phys. B 589 (2000) 611--630, hep-ph/0007031.

  • A.V. Belitsky, D. Müller, A. Kirchner und A. Schäfer. Twist-three analysis of photon electroproduction off pion. Phys. Rev. D D64 (2001) 116002 (10 pages), hep-ph/0011314.

  • A.V. Belitsky und D. Müller. Resummation of target mass corrections in two-photon processes: Twist-two sector.  Phys. Lett. B 507 (2001) 173--182, hep-ph/0102224.

  • A. V. Belitsky, A. Kirchner, D. Müller und A. Schäfer. Twist-three observables in deeply virtual Compton scattering on the nucleon. Phys. Lett. B 510 (2001) 117--124, hep-ph/0103343.

  • A.V. Belitsky und D. Müller. Theory and phenomenology of generalized parton distributions: A brief  overview. In Proc. of the 36th Rencontres de Moriond `QCD and Hadronic Interactions Les Arcs 1800, March 17-24, 2001. hep-ph/0105167.

  • A.V. Belitsky, A. Kirchner und D. Müller. Spin effects in deeply virtual Compton scattering. In Proc. of  `IX International Workshop on Deep Inelastic Scattering' Bologna,  April 27 - May 1, 2001. hep-ph/0106228.

  • A.V. Belitsky und  D. Müller. Overview of deeply virtual Compton scattering. In Proc. of the  `International Europhysics Conference on High-Energy Physics' (HEP 2001) Budapest, July 12-18, 2001. hep-ph/0111037.

  • A. V. Belitsky, D. Müller und A. Kirchner. Theory of deeply virtual Compton scattering on the nucleon.  Nucl. Phys. B 629 (2002) 323--392,  hep-ph/0112108.  

  • N. Anselmino et al. (TESLA-N study group). The superconducting electron positron linear collider with an integrated X-ray laser laboratory. Technical design report. Pt. 6: Appendices. Chapter 3: Electron scattering with polarized targets at TESLA. hep-ph/0011299.

  • A. Kirchner und D. Müller. Predictions for deeply virtual Compton scattering on a spin-one target Proc. of the `8th Adriatic Meeting and Central European Symposia on Particle Physics' Dubrovnik, Sep. 4-14, 2001. hep-ph/0202279.

  • A. V. Belitsky und D. Müller. Nucleon hologram with exclusive leptoproduction Nucl. Phys. A 711 (2002) 118--126, hep-ph/0206306.

  • A. V. Belitsky und D. Müller. Exclusive electroproduction of lepton pairs as a probe of nucleon structure Phys. Rev. Lett.  90 (2003) 022001 (4 pages), hep-ph/0210313.

Vorträge: ca. 7 pro Jahr

Promotionen:  

Betreuung von Herrn L. Niedermeier und A. Kirchner, beide Univ. Regensburg
L. Niedermeier: Studien zu verallgemeinerten Partonverteilungen  (2000)

Forschungsbereich: Störungstheoretische  QCD Korrekturen  in höherer Ordnung  

Zu den o.g. Prozessen wurden die störungstheoretischen Korrekturen in der nächst-führenden Ordnung berechnet. Dabei wurde die konforme Symmetrie der massenlosen QCD verwendet. Die erhaltenen Ergebnisse schließen sowohl die harte Streuamplitude als auch die Evolutionskerne ein. Die Resultate wurden durch  innere Konsistenzchecks, die teilweise auf N=1 Supersymmetrie beruhen, überprüft. Der Photon-zu-Pion Übergangsformfaktor konnte sogar in der nächst-nächst-führenden Ordnung angegeben werden. Die so erhaltene Vorhersage liefert einen fundamentalen Test der QCD für einen exklusiven Prozess, die bisher noch nicht experimentell verifiziert wurde.

Wissenschaftliche Zusammenarbeit:

  • Dr. A.V. Belitsky  (University of Maryland at College Park, USA)

  • Dr. B. Melić  (Universität Würzburg)

  • Dr. K. Passek-Kumerički   (Zagreb, Croatia)

  • Prof. V. Braun und Dr. A. Freund (Universität Regensburg)

Veröffentlichungen:

  • A.V. Belitsky, A. Freund und D. Müller. NLO exklusive evolution kernels. In  Proc. of the `8th International Workshop on Deep Inelastic Scattering' Liverpool, April 25-30, 2000. hep-ph/0006142.

  • A.V. Belitsky, A. Freund und D. Müller. NLO evolution kernels for skewed transversity distributions. Phys. Lett. B 493 (2000) 341--349, hep-ph/0008005.

  • A.V. Belitsky und D. Müller. Superconformal constraints for QCD conformal anomalies. Phys. Rev. D 65 (2002) 054037 (17 pages), hep-ph/0009072.

  • A. V. Belitsky und D. Müller. Hard exclusive meson production at next-to-leading order. Phys. Lett. B 513 (2001) 349--360, hep-ph/0105046.

  • B. Melić, D. Müller und  K. Passek-Kumerički. Next-to-next-to-leading order prediction for the photon-to-pion transition form factor. hep-ph/0212346 (62 pages) [to be submitted to Phys. Rev. D].

  • V.M. Braun, G.P. Korchemsky und  D. Müller. Applications of Conformal Symmetry to QCD. Review to be appear in  Progress in Particle and Nuclear Physics  (in progress).