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Dissertation

Autor(en): Andreas Ammon
Titel: Chiral description and physical limit of pseudoscalar decay constants with four dynamical quarks and applicability of quasi-Monte Carlo for lattice systems
Gutachter: Karl Jansen; Michael Müller-Preußker; Constantia Alexandrou
Erscheinungsdatum: 10.06.2015
Volltext: pdf (urn:nbn:de:kobv:11-100231175)
Fachgebiet(e): Physik
Schlagwörter (ger): Gitter-QCD, Hochenergiephysik, pseudoskalare Mesonen, Charm-Quark, Quasi-Monte Carlo, Mesonen-Zerfall, anharmonischer Oszillator
Schlagwörter (eng): lattice QCD, high energy physics, pseudoscalar mesons, charm quark, quasi-Monte Carlo, meson decay, anharmonic oscillator
Einrichtung: Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
Lizenz: Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung (CC BY NC ND)
Zitationshinweis: Ammon, Andreas: Chiral description and physical limit of pseudoscalar decay constants with four dynamical quarks and applicability of quasi-Monte Carlo for lattice systems; Dissertation, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 10.06.2015, urn:nbn:de:kobv:11-100231175
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Abstract (ger):
In dieser Arbeit werden Massen und Zerfallskonstanten von pseudoskalaren Mesonen, insbes. dem Pion und dem D-s-Meson, im Rahmen der Quantenchromodynamik (QCD) berechnet. Diese Größen wurden im Rahmen der Gitter-QCD, einer gitter-regularisierten Form der QCD, mit vier dynamischen Twisted-Mass Fermionen (Up-, Down-, Strange- und Charm-Quark) berechnet. Dieses Setup bieten den Vorteil der automatischen O(a)-Verbesserung. Der Gitterabstand a wurde mit Hilfe der Pion-Masse und -Zerfallskonstante durch Extrapolation zum physikalischen Punkt, geg. durch das physikal. Verhältnis von f_pi/M_pi, bestimmt. Dabei kamen Formeln aus der chiralen Störungstheorie, die die speziellen Diskretisierungseffekte des Twisted-Mass-Formalismus berücksichtigen, zum Einsatz. Die bestimmten Werte des Gitterabstands, a=0.0899(13) fm (@ beta=1.9), a=0.0812(11) fm (@ beta=1.95) und a = 0.0624(7) fm (@beta=2.1) liegen etwa fünf Prozent über denen vorheriger Bestimmungen (Baron et. al. 2010). Dies erklärt sich vor allem durch eine Untersuchung bezüglich der Anwendbarkeit des Bereiches der Up-/Down-Quark-Massen auf die verwendeten Extrapolationsformeln. Zur Untersuchung des physikalischen Grenzwertes von f_{D_s} werden Formeln der chiralen Störungstheorie für schwere Mesonen (HM-ChiPT) eingesetzt. Das Endergebnis dieser Betrachtung f_{D_s} = 248.9(5.3) MeV liegt etwas über vorherigen Bestimmungen (ETMC 2009, arXiv:0904.095. HPQCD 2010, arXiv:1008.4018) und etwa zwei Standardabweichungen unter dem Mittel aus experimentellen Werten (PDG 2012). Ein weiterer Teil dieser Arbeit behandelt die i.A. schwierige Berechnung von unverbundenen Beiträgen, die z.B. bei der Berechnung der Masse des neutralen Pions eine Rolle spielen. In dieser Arbeit wird eine neue Methode zur Approximation solcher Beiträge vorgestellt, welche auf der sog. Quasi-Monte-Carlo-Methode (QMC-Methode) beruht. Diese Methode birgt große Möglichkeiten zu enormen Einsparungen der Rechenzeit.
Abstract (eng):
This work deals with the determination of decay constants and masses of the pion and D-s meson. This happens in the framework of lattice QCD, a lattice regularised form of QCD. The four dynamical fermions (up, down, strange and charm quark) are described by the twisted-mass approach (TM-QCD) featuring automatic O(a) improvement. The lattice spacing a has been determined using the pion mass and decay constant extrapolated to the physical point, which is determined by the physical ratio f_pi/m_pi. In order to obtain an accurate description, new formulae from Chi-PT, taking into account the special form of discretisation effects of TM-QCD have been employed. The determined results of a = 0.0899(13) fm (@ beta=1.9), a = 0.0812(11)fm (@ beta=1.95) and a = 0.0624(7) fm (@ beta=2.1) are approximately 5% larger than previous determinations (Baron et. al. 2010). This shift is most likely explained by the reduced range of pion masses ( <= 300 MeV ) that have been used in the extrapolation. For the investigation of the physical limit of f_{D_s}, the decay constant of the D-s meson, formulae from HM-ChPT have been applied. The result of this calculation, f_{D_s} = 248.9(5.3) MeV, lies slightly above previous determinations (ETMC 2009, arXiv:0904.095. HPQCD 2010, arXiv:1008.4018) but still about two sigma below the experimental average (PDG 2012). The second part of this work is devoted to the usually difficult stochastic determination of so called disconnected contributions appearing in the context of lattice calculation of the neutral pion mass. In this work a new method for the approximation of such contributions is discussed, which is based on the so called Quasi-Monte Carlo approach (QMC). If this new idea succeeds, enormous savings in computing time would be the result.
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Generiert am 29.05.2017, 12:21:17