Theorie

Senior Scientist Dipl.-Ing. Dr.techn.

Mario Pitschmann

Telefon: +43 1 58801 14263 Mario Pitschmann anrufen

E-Mail an Mario Pitschmann senden

Forschungsinteressen

Meine Forschungsinteressen betreffen phänomenologische Probleme in der theoretischen Kernphysik. Während meine Interessen vielfältig sind und mich dazu bringen, an einer Vielzahl von Problemen zu arbeiten, bin ich besonders angezogen von Problemen, die Einblicke in neue Physik jenseits des Standardmodells (SM) geben.

 Standard Model (SM)

© Atominstitut, Photo: Hartmut Abele

Gemeinsam mit Hartmut Abele und Mitarbeitern untersuchen wir verschiedene gravitative und kosmologische Modelle in einem Tischexperiment. Dieses als Qbounce-Experiment bezeichnete Experiment ermöglicht es, die auf Neutronen wirkende Gravitation bis zu den kleinsten Entfernungsskalen zu untersuchen, die jemals mit irgendwelchen Mitteln erreicht wurden. Dies bietet einzigartige Möglichkeiten, verschiedene Gravitationstheorien zu untersuchen. Darunter sind Erweiterungen der Allgemeinen Relativitätstheorie, z.B. Einstein-Cartan-Theorie oder allgemeinere Gravitationstheorien mit unterschiedlichen Realisierungen der Torsion. Zu den prominentesten kosmologischen Modellen, die darauf abzielen, die derzeit beobachtete beschleunigte Expansion unseres Universums zu erklären, gehören außerdem sogenannte Quintessenzmodelle. In diesen Modellen verhindert ein eingebauter Screening-Mechanismus, dass sie durch experimentelle Daten auf Sonnenentfernungsskalen und darunter ausgeschlossen, aber auch makroskopisch beobachtet werden

Standard Model (SM)

© Atominstitut, Photo: Harmut Abele

Ein weiterer Untersuchungsgegenstand betrifft die Auswertung hadronischer elektrischer Dipolmomente (EDMs), insbesondere des Neutrons. Da EDM-Beiträge vom SM stark unterdrückt werden, während die meisten Jenseits-SM-Physikmodelle natürlicherweise vergleichsweise große Beiträge vorhersagen, bilden EDMs eine praktisch hintergrundfreie Observable für die Physik jenseits des SM. Um EDM-Messungen eines hadronischen Systems, wie des Neutrons, mit Grenzen auf neuen Hochenergiephysikmodellen zu korrelieren, z. SUSY, GUTs etc. muss man hadronische Matrixelemente auswerten. Dies stellt ein höchst nicht triviales Problem dar, da es notwendig ist, sich mit QCD im nicht störenden Regime zu befassen. Die Auswirkungen der neuen Physik auf der hadronischen Skala können in Form einer Sammlung effektiver Feldoperatoren codiert werden. Die Hauptaufgabe besteht darin, die EDM des Neutrons zu evaluieren, wie sie von diesen Feldoperatoren induziert wird. Genauer gesagt muss man die EDM des Neutrons als Funktion der Wilson-Koeffizienten der entsprechenden Feldoperatoren ausdrücken. Während die effektive Feldtheorie im Allgemeinen einen entscheidenden Beitrag zu EDMs liefert, enthält sie bestimmte unbekannte niedrige Energiekonstanten (LECs), die durch den Einsatz anderer Techniken erhalten werden müssen. Eine der Techniken, die diese Anforderungen prinzipiell erfüllt, basiert auf QCD-Dyson-Schwinger-Gleichungen. Meine Forschung zu diesem Thema betrifft die Berechnung der EDM des Neutrons, wie sie von den führenden effektiven Operatoren erzeugt wird, was eines der herausragenden Probleme im Zusammenhang mit EDMs ist.

Standard Model (SM)

© Atominstitut, Photo: Harmut Abele

Von besonderer Bedeutung ist die Präzisionsanalyse von Neutronen-Beta-Zerfällen, die ein hervorragendes Labor für die Suche nach neuer Physik jenseits des SM bietet. Die ständig steigende experimentelle Genauigkeit fordert auch von der Theorieseite, „mitzuhalten“ und die theoretische Genauigkeit zu verbessern. Hier sind vielfältige Probleme zu lösen.

Standard Model (SM)

© Atominstitut, Photo: Hartmut Abele