Hallo! Mein Name ist Bianka Sengl. Ich arbeite derzeit am Institut für Theoretische Physik der Karl-Franzens-Universität Graz an meiner Dissertation, die ich im April unter der Leitung von Prof. Plessas in der Gruppe für Few-Body-Physik begonnen habe. Die Dissertation baut auf meiner Diplomarbeit mit dem Thema "Influence of Quark-Quark Potential Components on Light and Strange Baryon Spectra" auf, welche ich ebenfalls unter der Leitung von Prof. Plessas abgeschlossen habe.
Worum handelt es sich nun bei diesen Arbeiten? Die kurze Antwort ist wohl, daß wir wissen wollen, welche Kräfte einen Kern im Innersten zusammenhalten. Die dafür zuständige Theorie ist die Quantenchromodynamik (QCD), allerdings muß man im Niederenergiebereich auf effektive Konstituentenquarkmodelle (engl.: Constituent-Quark-Model (CQM)) zurückgreifen, um - wie in meinem Fall - die Spektren der Baryonen (allgemeiner: aller Hadronen) berechnen zu können.
Unser Modell in Graz basiert auf einer Hamiltonfunktion mit relativistischer kinetischer Energie und einer Quark-Quark-Wechselwirkung bestehend aus einem linearen Confinement und einer Hyperfein-Wechselwirkung. Letzere beruht auf dem Austausch von Goldstone-Bosonen (engl.: Goldstone-Boson-Exchange (GBE)), die als Konsequenz der spontanen Brechung der chiralen Symmetrie im Niederenergiebereich auftauchen. Sie werden mit den pseudoskalaren Mesonen (Pion, Kaon, Eta, Eta') identifiziert. Aber sind nicht eigentlich die Gluonen verantwortlich für die Kräfte, welche die Quarks zusammenhalten?
Dies ist immer noch eine der grundlegenden Fragen, welche im Niederenergiebereich der QCD zu beantworten ist. Deswegen gibt es neben dem Modell der Grazgruppe natürlich auch zahlreiche andere Modelle, in denen die Hyperfein-Wechselwirkung beispielsweise durch Ein-Gluon-Austausch (OGE) oder Instantonen beschrieben wird. Man findet sogar einige Hybridmodelle, bei denen Gluon- und Meson-Austausch-Potenziale gleichzeitig zum Tragen kommen. Es steht allerdings noch immer zur Debatte, welche dieser CQMs eine adequate Beschreibung der Baryon-Spektren erlaubt.
In meiner Diplomarbeit habe ich nun die Abhängigkeit der Energieniveaus der leichten und seltsamen Baryonen von der Hyperfein-Wechselwirkung im GBE CQM detailliert betrachtet, indem die Stärke verschiedener Wechselwirkungskomponenten (oder Kombinationen davon) variiert wurde. Dabei wurde untersucht, welche Rollen die einzelen Komponenten in Bezug auf die Strukturen im Anregungsspektrum spielen. Zuerst habe ich die bereits publizierte Version dieses Modells untersucht [Phys. Rev. D 58, 094030 (1998)], welche eine eingeschränkte Form der Hyperfein-Wechselwirkung beinhaltet. Eine Analyse zeigte deutlich, wie man mit dem Modell zu einer erfolgreichen Übereinstimmung mit den experimentellen Werten kommt. Interessant ist zum Beispiel das Spektrum des Nukleons: Durch Hinzuschalten des Goldstone-Boson-Austausches erreicht man, daß das Energieniveau der Roper-Resonanz N(1440) mit positiver Parität unterhalb jenes des Zustandes N(1535) mit negativer Parität zu liegen kommt (Bild 1 oben zeigt die Energieniveaus von Nukleon und Delta in Abhängigkeit von der Stärke der Hyperfein-Wechselwirkung im publizierten Modell). Damit kann das von der Natur vorgegebene Level-Ordering erzielt werden. Gleichzeitig kann man sowohl das richtige Massen-Splitting zwischen Nukleon- und Delta-Grundzustand erreichen als auch die Anordnung der Energieniveaus im Lambda-Spektrum in Übereinstimmung mit der Phänomenologie erzielen (Bild 2 unten zeigt Energieniveaus vom Lambda in Abhängigkeit von der Stärke der Hyperfein-Wechselwirkung im publizierten Modell).
Durch die Analyse im Rahmen der Diplomarbeit war es möglich, die Wirkungsweise der Hyperfein-Wechselwirkung durch den Goldstone-Boson-Austausch aufzuklären. Auf diese Art und Weise sollte es möglich sein, ein verbessertes, vereinheitlichtes Modell zu konstruieren. Im Rahmen meiner Dissertation habe nun die Aufgabe, aufbauend auf die bisherigen Erkenntnisse, ein vereinheitlichtes Quark-Modell der Baryonen zu erstellen. Dabei werde ich versuchen, auch schwere Quarks zu untersuchen. Möglicherweise werden im Modell auch zusätzliche Pion-Freiheitsgrade eingebaut, welche relevant im Hinblick auf Zerfälle sind. Es wird bestimmt sehr interessant und ich bin schon gespannt, was die Untersuchungen ergeben werden.
Erreichen kann man mich per E-mail
Meine Homepage ist noch nicht wirklich fertig, es sollte aber bald soweit sein...
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