Gitter-QCD mit 2+1+1 dynamischen Quarkflavors: Simulations- und Analyseaspekte

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Die Quantenchromodynamik (QCD) beschreibt die zwischen Quarks und Gluonen wirkenden fundamentalen Kräfte und damit indirekt den Aufbau der mit Teilchenbeschleunigern, zum Beispiel dem LHC, beobachteten Hadronen, deren bekannteste Vertreter Protonen und Neutronen sind. Die Gleichungen der QCD sind jedoch sehr komplex und häufig nur numerisch mit Hilfe von Gitter-QCD und unter Einsatz modernster Hochleistungscomputersysteme zu lösen. Numerisch aufwändig ist vor allem die Simulation dynamischer Quarks, die in der Natur in sechs verschiedenen Flavors auftreten, die sich vorwiegend in ihren Massen unterscheiden. Bisher wurden in der Regel nur die leichtesten zwei beziehungsweise drei Quarkflavors berücksichtigt. Um ein möglichst realistisches Simulationssetup zu schaffen, sollen in diesem Projekt verschiedene Aspekte der Simulation und Analyse von vier dynamischen Quarkflavors untersucht werden. Im Speziellen sollen so genannte Mixed-Action- Setups untersucht und realisiert werden, wobei im Seesektor kostengünstige Wilson twisted-mass Quarks Anwendung finden sollen. Im Valenzsektor dagegen ist der Einsatz von mit besseren Symmetrieeigenschaften ausgestatteten Osterwalder-Seiler twisted-mass Quarks beziehungsweise Overlap-Quarks geplant. Solche Setups zur Verfügung zu haben würde die Behandlung einer Vielzahl physikalischer Fragestellungen erlauben. Hier soll mit Hilfe des Osterwalder-Seiler Setups das Spektrum von strange und charm Mesonen möglichst vollständig bestimmt sowie als Benchmarktest des Overlap-Setups der Kaon-Bag-Parameter berechnet werden.