Untersuchungen zur Quark- und Gluon-Struktur der Hadronen im Rahmen der Gitter-QCD

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Bis heute stellen numerische Simulationen im Rahmen der Gitter-Quantenchromodynamik den einzigen ”ab initio” Zugang zu zahlreichen fundamentalen Fragestellungen hinsichtlich hadronischer Phänomene und Systeme dar. Dabei wurden in den letzten Jahren bemerkenswerte Fortschritte, insbesondere auch im Hinblick auf die innere Quark- und Gluonstruktur des Protons, gemacht. Daher ist es heute möglich und auch dringend nötig, einige der grundlegenden Fragen bezüglich der Hadronenphysik, aber auch der verwendeten Methoden und Techniken, zu überdenken und noch präziser zu formulieren. Dieses Forschungsvorhaben befasst sich mit den neu entstandenen Herausforderungen und unterbreitet konkrete Vorschläge, wie diese im Laufe der nächsten Jahre systematisch unter Verwendung von Gitter-Simulationen, sorgfältigen numerischen Analysen, sowie analytischen Untersuchungen vor allem im Rahmen von effektiven Feldtheorien bearbeitet werden können. Eine erste Klasse von Fragestellungen befasst sich mit sogenannten ”Benchmark”-Observablen wie Kopplungskonstanten und Formfaktoren, mit dem Ziel, die Gitter-QCD als einen verlässlichen und konkurrenzfähigen Zugang zur Hadronstruktur zu etablieren. Zu einer zweiten Klasse gehören wohldefinierte, aber schwerer zugängliche Fragen, z.B. nach fundamentalen Erhaltungsgrößen wie dem Nukleonspin und seiner Zerlegung in elementarere Freiheitsgrade. Eine dritte Kategorie beinhaltet Fragen nach der präzisen Definition und den grundlegenden Eigenschaften von transversalimpulsabhängigen Partonverteilungen, welche eine zentrale Rolle in diversen semi-inklusiven Streuprozessen spielen.