QED Korrekturen und Effekte Neuer Physik zur Bestimmung von V_cb und V_ub bei Belle II und LHCb

• Antragsteller: Dr. Christoph Bobeth
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411263322

Das Vorhaben umfasst die Berechnung von QED Strahlungskorrekturen sowie das Studium von Effekten neuer Physik zu semileptonischen exklusiven und inklusiven B-Mesonzerfällen, die mittels geladener Ströme b -> (u,c) Lepton (l) Neutrino (v) vermittelt werden. In Anbetracht das diese b-> (u,c) lv Zerfälle im Standardmodell (SM) der Teilchenphysik die wichtigste Grundlage zur Bestimmung der Elemente V_cb und V_ub der Quarkmischungsmatrix darstellen, sind dieseBerechnungen und Studien entscheidend, um Hochpräzisionsmessungen, die von Belle II und LHCb in naher Zukunft durchgeführt werden, korrekt zu interpretieren. Die Ergebnisse dieses Forschungsprojektes werden zu qualitativ viel genaueren Tests des Phänomens der Quarkflavormischung im SM führen und dadurch Effekte jenseits des SM'es stärker beschränken.Ich werde QED Strahlungskorrekturen zu exklusiven b -> (u,c) lv Zerfällen im SM unter Verwendung einer neuen Methode, die ich für den Zerfall B_s -> mu mu mitentwickelt habe, berechnen. Diese Methode stellt einen systematischen Zugang zu QED Strahlungskorrekturen, ausgehend von kurzreichweitigen Skalen von der Größe der b-Quarkmasse und anschließender Entkopplung von Beiträgen niedrigerer Skalen mit Hilfe effektiver Theorien, zur Verfügung. Desweiteren werden auch QED Korrekturen zum inklusiven Zerfall B -> X_c lv berechnet. Die konsistente Verwendung dieser prozessabhängigen QED Korrekturen in experimentellen Analysen ist nicht trivial, da derzeitig lediglich QED Bremsstrahlungskorrekturen mit Hilfe von Softwarepacketen wie "PHOTOS" simuliert werden, die allerdings prozessabhängige QED Korrekturen nicht berücksichtigen. Ein Teil dieses Forschungsprojektes wird der Lösung dieses Problems gewidmet.Effekte neuer Physik können die Bestimmung von V_cb und V_ub aus Messungen semileptonischer Zerfälle b-> (u,c) lv beeinflussen. Eine angemessene Parametrisierung solcher Effekte ist mit der effektiven Theorie des SMes (SMEFT) gegeben. Ich werde einen globalen Fit von V_cb und V_ub in der SMEFT, unter Berücksichtigung der Korrelationen durch die zusätzlichen Parameter sowie von Renormierungsgruppenbedingungen, entwickeln. DieseErgebnisse sind grundlegend für Studien konkreter Modelle neuer Physik die auf SMEFT abbildbar sind und gegenwärtig unangemessenerweise auf die Bestimmung von V_cb und V_ub im Rahmen des SMes zurückgreifen.Ein wichtiger Teil meines Forschungsvorhabens wird die Implementierung der berechneten Resultate in das Softwarepacket "EOS", dessen Mitautor ich bin, sein, um sie der Experimental- sowie Theoriegemeinschaft bereit zustellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen