A lattice QCD calculation of the charmonium spectrum

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Series of the University of Regensburg:	Dissertationsreihe der Fakultät für Physik der Universität Regensburg
Volume:	14
Date:	2 July 2010
Referee:	Prof. Dr. Gunnar Bali and Prof. Dr. Vladimir Braun
Date of exam:	15 April 2010
Institutions:	Physics > Institute of Theroretical Physics > Chair Professor Schäfer > Group Gunnar Bali
Keywords:	QCD, lattice, charmonium
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 530 Physics
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	14754

Abstract (English)

On November 11, 1974 the $J/\Psi$ charmonium particle was discovered simultaneously on both coasts of the United States. This state is mainly built up from a charm quark and an anti-charm quark. Until then only three so-called flavors of quarks were known experimentally: up, down and strange. Since then several new charmonium resonances have been discovered whose properties could mostly ...

Abstract (English)

On November 11, 1974 the $J/\Psi$ charmonium
particle was discovered simultaneously
on both coasts of the United States.
This state is mainly built up from a charm quark and an anti-charm quark.
Until then only three so-called flavors of quarks were known
experimentally: up, down and strange.
Since then several new charmonium resonances
have been discovered whose properties could mostly be
accounted for by nonrelativistic potential models with
a confining force. However, many of the very recent
discoveries are at variance with this simplistic picture.
One such example is the so-called $X(3872)$ particle. Future
dedicated experiments like { $\it$ PANDA} at { $\it$ FAIR} in
Darmstadt are expected to produce large charmonium data samples
that will help to further explore the properties of old and new
such states.
Quarks are an elementary building block of visible matter.
They interact via the strong interaction, which is described
by the theory of { $\it$ Quantum Chromo Dynamics (QCD)}. With the
help of numerical simulations in the framework of { $\it$ Lattice QCD},
i.e. QCD on a discretized spacetime, this work
tries to shed light on the masses and structure of
charmonium states, including the more exotic ones.

Translation of the abstract (German)

Am 11. November 1974 wurde das $J/\Psi$ Charmonium-Teilchen gleichzeitig an beiden Küsten der Vereinigten Staaten entdeckt. Dieser Zustand ist hauptsächlich aus einem Charm-Quark und einem Anticharm-Quark aufgebaut. Bis dahin waren nur drei sogenannte Quark Flavors experimentel bekannt: Up, Down und Strange. Seitdem wurden einige neue Charmonium-Resonanzen entdeckt, deren Eigenschaften ...

Translation of the abstract (German)

Am 11. November 1974 wurde das $J/\Psi$ Charmonium-Teilchen gleichzeitig an beiden Küsten der Vereinigten Staaten entdeckt.
Dieser Zustand ist hauptsächlich aus einem Charm-Quark und einem Anticharm-Quark aufgebaut.
Bis dahin waren nur drei sogenannte Quark Flavors experimentel bekannt: Up, Down und Strange.
Seitdem wurden einige neue Charmonium-Resonanzen entdeckt, deren Eigenschaften größtenteils durch nichtrelativistische Potentialmodelle mit einer einschränken Kraft beschrieben werden konnten. Aber viele der neuesten Entdeckungen stimmen nicht mit diesem einfachen Bild überein. Ein solches Beispiel ist das sogenannte $X(3872)$ Teilchen. Zukünftige dedizierte Experimente wie { $\it$ PANDA} im { $\it$ FAIR} in Darmstadt sollen große Mengen an Charmonium-Daten liefern, die uns helfen werden, die Eigenschaften von alten und neuen Zuständen weiter zu untersuchen.
Quarks sind elementare Bausteine der sichtbaren Materie. Sie wechselwirken durch die starke Kraft, die durch die Theorie der { $\it$ Quantum Chromo Dynamics (QCD)} beschrieben wird. Mit HIlfe von numerischen Simulationen im Rahmen der { $\it$ Gitter QCD}, d.h. $\$ QCD auf einer diskreten Raumzeit, versucht diese Arbeit Aufschluss über die Massen und Struktur von Charmonium-Zuständen, die exotischeren inbegriffen, zu geben.

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