Dynamical chiral symmetry breaking and confinement : its interrelation and effects on the hadron mass spectrum

Im Rahmen dieser Dissertation wird die wechselseitige Beziehung der beiden charakteristischen Phänomene der Quantenchromodynamik (QCD) erforscht: Die dynamische Brechung der chiralen Symmetrie und Confinement. Dazu verwenden wir Techniken der Gittereichfeldtheorie und nutzen eine Methode zur künstlichen Herstellung der dynamisch gebrochenen chiralen Symmetrie. Die betragsmäßig kleinsten, von Null verschiedenen Eigenwerte sind der Banks--Casher-Relation zufolge an die dynamische chirale Symmetriebrechung gebunden. Auf zwei-Flavor dynamischen Gittereichfeldkonfigurationen konstruieren wir Valenzquarkpropagatoren, welche einen variablen Anteil der niedrigsten Dirac-Moden auslassen, um diese in Interpolatoren für Mesonen und Baryonen einzusetzen. Wir studieren das Verhalten von Grundzuständen und ersten angeregten Zuständen von niedrigmodentrunkierten Hadronkorrelatoren mit der Variationsanalysenmethode. Wir suchen nach exponentiell zerfallenden Zuständen und extrahieren effektive Massen, wo zutreffend. Desweiteren erkunden wir die Quarkwellenfunktionsrenormierungsfunktion und die renormalisierungspunktinvariante Massenfunktion des Quarkpropagators unter Eigenmodentrunkierung auf eichfixierten Konfigurationen. Motiviert durch die Notwendigkeit der Eichfixierung in der zuletzt erwähnten Studie, haben wir einen flexiblen high-performance Code für Gittereichfixierung entwickelt, welcher durch Grafikarten (GPUs) und NVIDIA CUDA (Compute Unified Device Architecture) beschleunigt wird. Zuletzt präsentieren wir ergänzendes, unpubliziertes Forschungsmaterial zum Thema. Dies beinhaltet eine Studie der Lokalitätsverletzung des niedrigmodentrunkierten Dirac-Operators, eine Diskussion der möglichen Erweiterung der Methode auf den Seequarksektor, welche auf einer Umgewichtungstechnik basiert, ebenso wie die Darstellung eines alternativen Versuchs, die dynamisch gebrochene chirale Symmetrie künstlich wiederherzustellen.Within the framework of this thesis, the interrelation between the two characteristic phenomena of quantum chromodynamics (QCD), i.e., dynamical chiral symmetry breaking and confinement, is investigated. To this end, we apply lattice gauge field theory techniques and adopt a method to artificially restore the dynamically broken chiral symmetry. The low-mode part of the Dirac eigenspectrum is tied to the dynamical breaking of the chiral symmetry according to the Banks--Casher relation. Utilizing two-flavor dynamical lattice gauge field configurations, we construct valence quark propagators that exclude a variable sized part of the low-mode Dirac spectrum, with the aim of using these as an input for meson and baryon interpolating fields. Subsequently, we explore the behavior of ground and excited states of the low-mode truncated hadrons using the variational analysis method. We look for the existence of confined hadron states and extract effective masses where applicable. Moreover, we explore the evolution of the quark wavefunction renormalization function and the renormalization point invariant mass function of the quark propagator under Dirac low-mode truncation in a gauge fixed setting. Motivated by the necessity of fixing the gauge in the aforementioned study of the quark propagator, we also developed a flexible high performance code for lattice gauge fixing, accelerated by graphic processing units (GPUs) using NVIDIA CUDA (Compute Unified Device Architecture). Lastly, more related but unpublished work on the topic is presented. This includes a study of the locality violation of low-mode truncated Dirac operators, a discussion of the possible extension of the low-mode truncation method to the sea quark sector based on a reweighting scheme, as well as the presentation of an alternative way to restore the dynamically broken chiral symmetry.eingereicht von Mario SchröckAbweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassung in dt. und engl. SpracheGraz, Univ., Diss., 2013OeBB(VLID)23230