QCDLAT è un’iniziativa specifica nell’ambito della fisica teorica dell’INFN. Il suo obiettivo principale è studiare la teoria delle interazioni forti tra quark e gluoni (Quantum ChromoDynamics, QCD) per comprendere le proprietà fisiche di bassa energia degli adroni, particelle composte da quark. In questo regime di bassa energia la costante di accoppiamento della teoria è grande, quindi è necessario usare un reticolo spazio-temporale discreto (LATtice) come metodo di calcolo non perturbativo fondato su principi primi. I risultati nello spaziotempo continuo vengono ottenuti facendo simulazioni numeriche Monte Carlo con reticoli sempre più grandi e con passo reticolare sempre più piccolo. I calcoli non-perturbativi di QCD su reticolo sono cruciali per ottenere predizioni teoriche sempre più precise delle osservabili adroniche, e in futuro il confronto tra risultati teorici e sperimentali potrebbe mettere in luce i tanto attesi fenomeni di nuova fisica non previsti dal Modello Standard della fisica delle particelle elementari.
L’attività di ricerca di QCDLAT in particolare si concentra su metodi di rinormalizzazione non perturbativa, necessari per trattare le divergenze in una teoria quantistica. Lo schema di rinormalizzazione utilizzato dal gruppo è stato sviluppato nell’ambito della collaborazione internazionale ALPHA e si basa su tecniche ricorsive di volume finito e su particolari condizioni al bordo dei campi nell’integrale funzionale, permettendo il calcolo del running dei parametri in un intervallo di scale di energia molto ampio ∼[4÷100] GeV.
Il gruppo si occupa inoltre di studiare oscillazioni dei kaoni neutri. Nel Modello Standard le oscillazioni K0−K¯0 derivano dal mescolamento dei sapori dei quark governato dalla matrice di Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) nelle interazioni deboli. Nella descrizione efficace dell’Hamiltoniana debole gli operatori responsabili delle oscillazioni dei kaoni neutri sono costituiti da quattro campi di quark. Nel Modello Standard esiste un solo operatore effettivo a 4 fermioni, mentre nelle teorie che vanno oltre il Modello Standard (BSM), come la supersimmetria o i modelli multi-Higgs, si generano nuovi operatori, anche con diverse strutture chirali. In vista di possibili futuri segnali di nuova fisica è importante prendere in considerazione la base completa di tutti gli operatori a 4 fermioni con variazione di flavour ∆F = 2. Le interazioni forti tra quark prevedono lo scambio di gluoni e loop di quark e gluoni. Le correzioni non perturbative di QCD considerano tutti i possibili scambi, a ogni ordine nella costante di accoppiamento forte.
Referenze
Giulia Maria de Divitiis
Mauro Papinutto
Anastassios Vladikas
Pubblicazioni