Authors:	Gorini, Sandro
Title:	Chirale effektive Feldtheorie mit Vektormesonen : vom elektromagnetischen Formfaktor zur virtuellen Compton-Streuung
Online publication date:	12-May-2014
Year of first publication:	2014
Language:	german
Abstract:	Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Modellierung niederenergetischer elektromagnetischer und hadronischer Prozesse im Rahmen einer manifest lorentzinvarianten, chiralen effektiven Feldtheorie unter expliziter, dynamischer Berücksichtigung resonanter, das heißt vektormesonischer Freiheitsgrade. Diese effektive Theorie kann daher als Approximation der grundlegenden Quantenchromodynamik bei kleinen Energien verstanden werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf das verwendete Zähl- sowie Renormierungschema gelegt, wodurch eine konsistente Beschreibung mesonischer Prozesse bis zu Energien von etwa 1GeV ermöglicht wird. Das verwendete Zählschema beruht dabei im Wesentlichen auf einem Argument für großes N_c (Anzahl der Farbfreiheitsgrade) und lässt eine äquivalente Behandlung von Goldstonebosonen (Pionen) und Resonanzen (Rho- und Omegamesonen) zu. Als Renormierungsschema wird das für (bezüglich der starken Wechselwirkung) instabile Teilchen besonders geeignete complex-mass scheme als Erweiterung des extended on-mass-shell scheme verwendet, welches in Kombination mit dem BPHZ-Renormierungsverfahren (benannt nach Bogoliubov, Parasiuk, Hepp und Zimmermann) ein leistungsfähiges Konzept zur Berechnung von Quantenkorrekturen in dieser chiralen effektiven Feldtheorie darstellt. Sämtliche vorgenommenen Rechnungen schließen Terme der chiralen Ordnung vier sowie einfache Schleifen in Feynman-Diagrammen ein. Betrachtet werden unter anderem der Vektorformfaktor des Pions im zeitartigen Bereich, die reelle Compton-Streuung (beziehungsweise Photonenfusion) im neutralen und geladenen Kanal sowie die virtuelle Compton-Streuung, eingebettet in die Elektron-Positron-Annihilation. Zur Extraktion der Niederenergiekopplungskonstanten der Theorie wird letztendlich eine Reihe experimenteller Datensätze verschiedenartiger Observablen verwendet. Die hier entwickelten Methoden und Prozeduren - und insbesondere deren technische Implementierung - sind sehr allgemeiner Natur und können daher auch an weitere Problemstellungen aus diesem Gebiet der niederenergetischen Quantenchromodynamik angepasst werden. This thesis is concerned with modelling electromagnetic and hadronic processes in the low-energy regime, employing a manifestly lorentz-invariant chiral effective field theory with dynamical vector mesons.\r\nThis effective theory serves as an approximation of the more fundamental quantum chromodynamics at low energies. Focusing on power counting and renormalization, a consistent description of different processes up to approximately 1GeV is possible. The key ingredient of the power counting is a large-N_c argument, which implies an equivalent treatment of Goldstone bosons (pions) and resonances (rho and omega mesons). A suitable renormalization scheme is the complex-mass scheme (a generalization of the extended on-mass-shell scheme) which - combined with the BPHZ renormalization method (named after Bogoliubov, Parasiuk, Hepp, and Zimmermann) - yields a powerful framework for the computation of quantum corrections in chiral effective theories. All calculations contain contributions up to and including fourth chiral order at the one-loop level. Analyzed quantities are, besides others, the vector form factor of the pion in the timelike region and real Compton scattering (respectively photon fusion) in the neutral and charged channels. In addition, virtual Compton scattering off the pion, embedded into electron-positron annihilation, is discussed. Furthermore, experimental data of various observables are used to extract the values of all contributing low-energy coupling constants. The developed methods - especially the technical implementations - are of very general nature and, therefore, straightforward to adapt to additional problems in low-enery quantum chromodynamics.
DDC:	530 Physik 530 Physics
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 08 Physik, Mathematik u. Informatik
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-4243
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-37370
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	137 S.
Appears in collections:	JGU-Publikationen