Hadronische Beiträge zum Myon g-2 mit höherer Präzision

Die Untersuchung der Reaktion von Elementarteilchen auf äußere elektromagnetische Felder hat entscheidend zu unserem heutigen Verständnis der fundamentalen Wechselwirkungen beigetragen. Das Elektron und seine schwereren Geschwister wie das Myon verhalten sich wie rotierende Magnete. Ein vorrangiges Ziel der Teilchenphysiker ist es derzeit, den Vergleich zwischen den immer präziseren experimentellen Messungen und den fortschrittlichsten theoretischen Vorhersagen des anomalen magnetischen Moments des Myons weiter zu verbessern. Jede bestätigte Diskrepanz zwischen Theorie und Experiment wäre ein deutlicher Hinweis auf die Existenz bisher unbekannter subatomarer Teilchen in der Natur. Die Präzision der bevorstehenden Messungen am Fermi National Accelerator Laboratory (USA) wird jedoch von den derzeitigen theoretischen Berechnungen noch nicht ganz erreicht. Die größte Herausforderung besteht in der genauen Berücksichtigung von Effekten starker Wechselwirkungen, insbesondere von Effekten, die den virtuellen Austausch von Hadronen, wie Pionen und schwereren Mesonen, betreffen. Das geplante Forschungsprojekt zielt darauf ab, die Situation zu verbessern, indem hochentwickelte feldtheoretische Techniken eingesetzt werden, die auf allgemeinen Prinzipien wie Kausalität und Analytizität beruhen, um die relevanten Quantenübergangsamplituden mit der erforderlichen Präzision zu berechnen. Das Projekt zielt insbesondere darauf ab, die Bestimmung des hadronischen Licht-zu-Licht-Beitrags zum anomalen magnetischen Moment des Myons zu verbessern, der durch hadronische Korrelationsfunktionen mit vier externen Photonen bestimmt wird. Mithilfe eines neu entwickelten theoretischen Rahmens werden im Rahmen des Projekts Effekte untersucht, die bisher für andere Methoden unzugänglich waren - ein entscheidender Faktor für die Erreichung der erforderlichen Präzision. Dies wird durch eine neuartige Auswertung der relevanten hadronischen Quantenübergangsamplituden erreicht, die es uns ermöglicht, Schlüsselbeiträge in Form von experimentell zugänglichen Größen auszudrücken. Das geplante Forschungsprojekt wird analytische Ergebnisse und numerische Auswertungen liefern, die in Verbindung mit bereits bekannten Beiträgen und experimentellen Eingaben zur ersten vollständigen und präzisesten datengestützten Bestimmung des hadronischen Licht-zu-Licht- Beitrags führen werden. Diese Auswertung, die sich durch kontrollierte Unsicherheiten auszeichnet, wird ein entscheidendes Instrument zur Verbesserung unserer Suche nach neuer Physik im anomalen magnetischen Moment des Myons darstellen.