Quarks sind die elementaren Bausteine der Materie. Die Eigenschaften und die Wechselwirkungen von Quarks und Gluonen, den Trägern der starken Wechselwirkung, sind von größter Bedeutung, um das Verhalten von Materie auf fundamentaler Ebene zu verstehen. Die starke Wechselwirkung ist einzigartig unter den vier Naturkräften, da sie das Phänomen des Confinement im Niedrigenergiebereich aufweist: Teilchen mit Farbladungen, also Quarks und Gluonen, kommen nicht isoliert, sondern nur in farbneutralen Bindungszuständen vor. Werden zwei Farbladungen getrennt, so ist es irgendwann energetisch günstiger, dass ein neues Quark-Antiquark-Paar entsteht. Das macht die Untersuchung der starken Wechselwirkung zu einer besonderen Herausforderung.
Lange Zeit wurden Quarks in Hadronen (Teilchen, die aus Quarks aufgebaut sind) ausschließlich als Quark-Antiquark-Paare oder in Gruppen von drei Quarks (wie Protonen und Neutronen) beobachtet. In den vergangenen zwei Jahrzehnten wurden jedoch in verschiedenen Experimenten in Teilchenbeschleunigern auf der ganzen Welt neue exotische Hadronen entdeckt: Multi-Quark-Zustände aus vier oder mehr Quarks. Diese sogenannten XYZ-Zustände weisen bemerkenswerte und unerwartete Eigenschaften auf, und ihre Zusammensetzung aus Quarks und Gluonen ist noch unklar.
Das Forschungsprojekt „EFT-XYZ“ von Nora Brambilla zielt darauf ab, diese neuen Formen der Materie zu untersuchen. Mit einer neuartigen Kombination von quanteneffektiven Feldtheorien (EFT) und umfangreichen Computersimulationen soll diese Forschung einen Durchbruch bei der Berechnung der Eigenschaften von XYZ-Teilchen im Vakuum und im Medium ermöglichen und damit neue Erkenntnisse über die starke Wechselwirkung liefern.
