Phenomenological and Theoretical Applications of Finite Temperature Resummation Techniques

Mit relativistischen Schwerionenkollisionen können inzwischen Experimente bei Energiedichten durchgeführt werden, die jene überschreiten, die für die Erzeugung eines Quark-Gluon-Plasmas notwendig erscheinen. Eine quantitative Untersuchung der Eigenschaften eines Quark-Gluon-Plasmas ist wesentlich für seinen eindeutigen Nachweis. Da die Quantenchromodynamik (QCD) asymptotisch frei ist und die Stärke der Kopplung mit zunehmender Temperatur abnimmt, würde man annehmen, dass bei hinreichend hohen Temperaturen eine störungstheoretische Behandlung möglich wird. Allerdings scheint eine solche, wenn sie nach Potenzen der Kopplungsstärke organisiert ist, sogar bei Temperaturen, die viele Größenordnungen über der bei Schwerionenkollisionen erreichbaren liegen, quantitativ unanwendbar zu sein. In einer kürzlich fertiggestellten Berechnung der freien Energie eines reinen Gluonenplasmas in nichtführender Ordnung konnte mit Hilfe einer Reorganisationstechnik (``Hard Thermal Loop Perturbation Theory``) der Anwendungsbereich um drei bis vier Größenordnungen in der Temperatur ausgedehnt werden, und dies in einer systematisch verbesserbaren Weise, die vollständig analytische Ausdrücke für die freie Energie ergab. Ziel ist die Weiterentwicklung dieser Methodik durch Verfahren wie dem Phi-Derivable Approach oder durch Verfeinerungen innerhalb der Hard Thermal Loop Perturbation Theory. Weiters sollen Anwendungen zur Phänomenologie der Schwerionenphysik entwickelt werden. Angesichts der zu erwartenden Datenfülle des angelaufenen amerikanischen Relativistic Heavy-Ion Collider und des projektierten Large Hadron Collider in nicht zu ferner Zukunft am CERN in Genf ist es von großer Bedeutung, Methoden zu finden, mit denen Vielteicheneffekte in stark wechselwirkenden System verlässlich behandelt werden können.