News and infos from the theory group

The paper Improved analysis of isovector nucleon matrix elements with N_f=2+1 flavors of O(a) improved Wilson fermions by Dalibor Djukanovic, Georg von Hippel, Harvey B. Meyer, Konstantin Ottnad, and Hartmut Wittig has been highlighted as an Editors' suggestion in Physical Review D. The paper presents an update of our determination of the isovector charges and the isovector twist-2 forward matrix elements on the N_f=2+1 gauge ensembles generated by the Coordinated Lattice Simulations (CLS) effort. We have significantly extended our coverage of the parameter space by adding ensembles at the physical pion mass and fine lattice spacing, at nearly physical pion masses and very fine lattice spacings, and at very large physical lattice volumes, enabling a well-controlled extrapolation to the physical point. Another major improvement is achieved owing to the extended range of source-sink separations, which allows us to perform two-state fits to summed correlator ratios, leading to a much higher level of control over excited-state effects.

Das Buch Causality Rules (Second Edition). Dispersion theory in non-elementary particle physics von Dr. Vladimir Pascalutsa ist bei IOP Publishing erschienen.

Justus Ringhandt wurde für seine Bachelor-Arbeit Drehimpuls in der Quantenmechanik vom Fachbereich 08 mit einem Preis für herausragende Abschlussarbeiten ausgezeichnet. Die Arbeit wurde von Prof. Dr. Stefan Scherer betreut.

Die Masterarbeit Quantenelektrodynamik. Eine Einführung für Lehramtsstudierende von Katharina Sandner ist im BestMasters-Programm bei Springer Spektrum erschienen. Die Arbeit wurde von Prof. Dr. Stefan Scherer betreut.

We congratulate Dr. Oleksandra Deineka on completing her PhD dissertation titled Coupled-channel dynamics in hadronic systems

This thesis is dedicated to the dispersion relation approach, which is built upon the  unitarity and analyticity properties of the scattering matrix. We apply it to study the pion-pion and pion-kaon scattering, in which the lightest scalar resonances show up. The knowledge of the pion-pion amplitude allows us to perform an analysis of the double-virtual photon-photon scattering to two pions, which contributes to the hadronic light-by-light scattering part of the anomalous magnetic moment of the muon. We also consider the two photon fusion reaction with D-meson pair in the final state, which is expected to contain two charmonium resonances ...

Am 11. Februar ist der internationale Tag der Frauen und Mädchen in der Wissenschaft: Ein guter Anlass um unsere neue Nachwuchsgruppenleiterin Dr. Franziska Hagelstein und ihre Forschung vorzustellen. Franziska Hagelstein studierte Physik an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und promovierte dort 2017 unter Betreuung von Prof. Marc Vanderhaeghen und Dr. Vladimir Pascalutsa im Bereich der theoretischen Kernphysik. Nach mehrjährigen Forschungsaufenthalten an der Universität Bern und dem Paul Scherrer Institut in der Schweiz kehrte sie 2022 an die JGU zurück und leitet seitdem am Institut für Kernphysik die Emmy Noether-Nachwuchsgruppe „Hadronische Beiträge zu Präzisionsobservablen und der Suche nach Neuer Physik“. Aktuell betreut sie zwei Doktorand:innen und wird bei ihrer Forschung von einem Postdoc – Dr. Vadim Lensky – unterstützt.Nach eigener Aussage ist die JGU für ihre Forschung ein geradezu optimaler Ort, denn zum einen findet sie hier einen inspirierenden Austausch mit den Kolleg:innen in der großen Theoriegruppe und hat gleichzeitig die Nähe zu Kollaborationen aus der experimentellen Kern- und Atomphysik, wie zum Beispiel bei den Experimenten für Protonen Form Faktor- (A1-Kollaboration, JGU) und Protonen Polarisierbarkeits-Messungen (A2-Kollaboration, JGU)  am Elektronenbeschleuniger MAMI, oder den Spektroskopie Experimenten an normalen und myonischen Atomen (Gruppe um Prof. Randolf Pohl, JGU). Besonders spannend dabei ist, dass diese Experimente eine zentrale Rolle im sogenannten Proton-Radius-Rätsel („proton radius puzzle“) spielen. ...

Johanna Felicitas Ehmer received the Outstanding Thesis Award of the Faculty 08 for her Bachelor of Education thesis Collision of Particles - Development of an Online Lecture Unit (Zusammenstoß von Teilchen - Entwicklung einer Online-Vorlesungseinheit). The thesis was supervised by Prof. Dr. Stefan Scherer.

Mit "BestMasters" zeichnet Springer alljährlich die besten Masterarbeiten aus, die an renommierten Hochschulen in Deutschland, Österreich und der Schweiz entstanden sind. In der letzten Ausschreibung waren gleich drei Arbeiten, die in der Theoriegruppe am Institut für Kernphysik entstanden sind, erfolgreich. Im Einzelnen handelt es sich dabei um die Abschlussarbeiten von

1. Johannes Schaeffer, "SU(n), Darstellungstheorie und deren Anwendung im Quarkmodell. Eine Analyse aus mathematischer und physikalischer Perspektive";
2. Niclas Wego, "Der harmonische Oszillator. Eine Reise von der klassischen Physik in die Quantenwelt";
3. Marvin Horst, "Allgemeine Relativitätstheorie und Sternmodelle. Eine Einführung für Lehramtsstudierende".

Die Abschlussarbeiten im M.Ed.-Studiengang Physik wurden allesamt von Prof. Dr. Stefan Scherer betreut. Eine Besonderheit stellt die Arbeit von Johannes Schaeffer dar, die in Kooperation mit Frau PD Dr. Margarita Kraus aus dem Institut für Mathematik betreut wurde und gleichzeitig für den B.Sc. Mathematik anerkannt wurde. Bereits im Februar 2021 wurde Marvin Horst für seine Arbeit der Preis für herausragende Abschlussarbeiten verliehen. "Ich freue mich außerordentlich über diese großartige Auszeichnung für unsere Absolventen", sagt Frau Univ.-Prof. Dr. Concettina Sfienti, Direktorin des Instituts für Kernphysik. "Die Prämierung stellt die Qualität der Lehramtsausbildung in der Physik nachdrücklich unter Beweis. In Zeiten, in denen der Klimawandel geleugnet wird, Verschwörungstheorien als 'alternative Fakten' bezeichnet werden, 'Fake News' an die Stelle objektiver Beweise treten, ist die Vermittlung von gründlichen, fachwissenschaftlichen Kenntnissen unerlässlich."

The White Paper of the Muon (g-2) Theory Initiative, which has been published in Physics Reports and which was coauthored by theory group members Prof. Harvey Meyer, Prof. Marc Vanderhaeghen, Prof. Georg von Hippel and Prof. Hartmut Wittig, has been highlighted by INSPIRE-HEP as the top-cited 2020 publication in the "High Energy Physics – Phenomenology (hep-ph)" category. ...

Georg von Hippel has been awarded the title of außerplanmäßiger Professor (supernumerary professor) by the president and senate of Johannes Gutenberg-University Mainz in recognition of his achievements in teaching and research.

Marvin Horst received the Outstanding Thesis Award of the Faculty 08 for his Master of Education thesis General Relativity and Models of Stars (Allgemeine Relativitätstheorie und Sternmodelle). The thesis was supervised by Prof. Dr. Stefan Scherer.

Eva Maria Hickmann received the outstanding thesis award of the Faculty 08 for her Master of Education thesis Differential Equations in Physics (Differentialgleichungen in der Physik). The thesis was supervised by Prof. Dr. Stefan Scherer and has been published in the BestMasters series at Springer.

Das John von Neumann-Institut für Computing (NIC) hat ein von Prof. Dr. Hartmut Wittig von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) beantragtes Projekt zu theoretischen Berechnungen der starken Wechselwirkung als "John von Neumann Exzellenzprojekt 2019" ausgewählt. "Dotiert" ist die Auszeichnung aber nicht etwa mit einem Preisgeld, sondern mit zusätzlicher Rechenzeit an den beiden Supercomputern JUWELS und JURECA BOOSTER, die am Forschungszentrum Jülich betrieben werden.

"Für uns als theoretische Physiker ist Rechenzeit die entscheidende 'Währung', um unsere Forschung voranzutreiben", sagt Hartmut Wittig, Professor für theoretische Kernphysik und zugleich Sprecher des Mainzer Exzellenzclusters PRISMA⁺. "Zudem sind wir bei unserem aktuellen Projekt auf extrem leistungsstarke Supercomputer angewiesen, wie sie deutschlandweit nur an sehr wenigen Standorten, wie dem NIC in Jülich, zur Verfügung stehen." Unter dem Titel "Lattice-QCD with Wilson Quarks at zero and non-zero Temperature" wollen die Mainzer Wissenschaftler zu mehreren Aspekten der starken Wechselwirkung theoretische Vorhersagen treffen. ...

A recent theory group paper authored by Matthias Heller, Oleksandr Tomalak, Shihao Wu and Marc Vanderhaeghen on Leading order corrections to the Bethe-Heitler process in the \(\gamma p \to l^+ l^- p \), published in Phys. Rev. D 100, 076013 (2019) was recently chosen as an Editors' Suggestion.

Professor Sonia Bacca, Professor of Theoretical Physics at the PRISMA⁺ Cluster of Excellence at Johannes Gutenberg University Mainz (JGU), has this year been elected as a Fellow of the American Physical Society (APS). This American scientific association is acknowledging her outstanding contribution to theoretical calculations of the electromagnetic properties of atomic nuclei, contributing to our understanding of nuclear structure at the microscopic level.

"To be accepted into the circle of APS Fellows is an enormous honor for me and I am of course absolutely delighted," said Bacca. "Not only does this represent an affirmation of the quality of my scientific research but it will further enhance the reputation of the Mainz research hub as a leading international center of nuclear and hadron physics." ...

Alexandra Stillert received the outstanding thesis award of the Faculty 08 for her Master of Education thesis General Relativity and Black Holes (Allgemeine Relativitätstheorie und Schwarze Löcher). The thesis was supervised by Prof. Dr. Stefan Scherer and has been published in the BestMasters series at Springer.

Theory group member Vladminir Pascalutsa has published a new book on sum rules and dispersion relations. Scattering of light by light is a fundamental process arising at the quantum level through vacuum fluctuations. This short book will explain how, remarkably enough, this quantum process can entirely be described in terms of classical quantities. This description is derived from general principles, such as causality, unitarity, Lorentz, and gauge symmetries. The reader will be introduced to a rigorous formulation of these fundamental concepts, as well as their physical interpretation and applications. ...

Franziska Hagelstein was selected by the Graduate School Symmetry Breaking in Fundamental Interactions to receive their PhD thesis award for her thesis entitled "Exciting nucleon in Compton scattering and hydrogen-like atoms". The award is granted annually for a summa cum laude PhD thesis and will be presented at the university's DIES ACADEMICUS ceremony.

Theory group member Prof. Dr. Harvey B. Meyer has been awarded a Consolidator Grant by the European Research Council (ERC) for his research project "Strong-interaction matter coupled to electroweak probes and dark matter candidates". The grant, which is worth €2 million over five years, is one of the most prestigious awards in Europe. ...

As a part of the annual DIES ACADEMICUS held on May 31, 2017 Dr. Oleksandr Tomalak was presented a Department of Physics, Mathematics and Information Technology Award for his outstanding dissertion titled Two-photon exchange corrections in elastic lepton-proton scattering, which was awared the top predicate of summa cum laude and was supervised by Professor Dr. Marc Vanderhaeghen. ...

Die Masterarbeit Allgemeine Relativitätstheorie und Gravitomagnetismus von Mark Popenco ist im BestMasters-Programm bei Springer Spektrum erschienen. Die Arbeit wurde von Prof. Dr. Stefan Scherer betreut. ...

Antonia Berger received an Award of Excellence for her Bachelor Thesis Allgemeine Relativitätstheorie mit einer Weiterbildung für Lehrkräfte. The thesis was supervised by Prof. Dr. Stefan Scherer.

Die Masterarbeit Kausalität, Analytizität und Dispersionsrelationen von Daniel Schallus ist im BestMasters-Programm bei Springer Spektrum erschienen. Die Arbeit wurde von Prof. Dr. Stefan Scherer betreut. ...

Eine Einführung in gruppentheoretische Methoden der Physik von Prof. Dr. Stefan Scherer ist bei Springer Spektrum erschienen. ...

A recent theory group paper authored by Oleksandr Tomalak and Marc Vanderhaeghen on subtracted dispersion relation estimate of two-photon exchange published in European Physical Journal A was recently highlighted by Europhysics News, see [46/3].

 

Georg von Hippel delivered his inaugural lecture on "From Zero to Infinity in Fifty Minutes" - Eine Wanderung vom chiralen zum statischen Limes der Quantenchromodynamik. The inaugural lecture represents the last step in the Habilitation proceedings to demonstrate the scientific excellence and pedagogical skill required for appointment to a professorial position.

Franziska Hagelstein and Carsten Kleppel received Awards of Excellence for their Masters Theses.

Professor Dr. Stefan Scherer received the Johannes Gutenberg University of Mainz's Teaching Award.