Verbund: 05P2021 - Aufbau von PANDA bei FAIR; Thema: Vier-Quark-Zustände mit funktionalen Methoden

Abstract

Vier-Quark-Zustände bilden zusammen mit anderen exotischen Formen der Marie (wie z.B. Gluebälle und Hybride) einen Schwerpunkt des Physikprogramms an PANDA. Ihre theoretische Erforschung mit dem Ziel konkrete, qualitativ und quantitativ hochwertige Vorhersagen für das PANDA-Experiment zu treffen ist deswegen ein wichtiger Baustein für den wissenschaftlichen Erfolg des Experiments. Das Hauptziel des theoretischen Vorhabens „Vier-Quark-Zustände mit funktionalen Methoden“ war es, neuartige theoretische Zugänge weiterzuentwickeln, welche es erlauben, die Natur der Vier-Quark-Zustände näher zu untersuchen und daraus Vorhersagen für das Experiment zu entwickeln. Im Förderzeitraum haben wir dieses Ziel im selben Zugang zur QCD (Dyson-Schwinger und Bethe-Salpeter-Gleichungen) mit zwei verschiedenen Methoden (echte Vier-Körper-Gleichung vs. effektive Zwei-Körper-Gleichung) verfolgt. Im Rahmen dieses Projekts konnten erstmals folgende qualitative Aussagen getroffen werden:

Grundsätzlich können in verschiedenen Vier-Quark-Zuständen ganz unterschiediche innere Strukturen auftreten. Die interne Dynamik der zwischen den (Anti-)Quarks ausgetauschten Gluonen (den Trägern der starken Wechselwirkung) wird wesentlich durch die Eigenschaften der Quarks und deren interner Gruppierung im Vier-Quark-Zustand beeinflusst. Relevant sind hierbei (i) der Flavour der Quarks, d.h. ob es sich um sogenannte Up-, Down-, Strange-, Charm- oder Bottom-Quarks handelt; (ii) die expliziten Kombinationen aus Quarks und Antiquarks, d.h. es macht z.B. einen Unterschied, ob in einem Vier-Quark-Zustand zwei Charm-Quarks oder je ein Charm-Quark und ein Charm-Antiquark vorkommen; (iii) die Anwesenheit von Zerfallsschwellen, d.h. ob die Masse eines Vier-Quark-Zustands nahe der Summe der Masse von zwei Mesonen mit insgesamt gleichen Quarks liegt. Daneben konnten durch das Projekt erstmals quantitative Aussagen darüber gemacht werden, ob sich Vier-Quark-Zustände bevorzugt in interne Quark-Quark- und Anti-Quark-Anti-Quark-Paare arrangieren, oder ob Quark-Anti-Quark-Paare bevorzugt sind.

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