Studium von Ereignissen mit Z-Bosonen zum besseren Verständnis des CMS Detektors und Messung von inklusiven und differentiellen Wirkungsquerschnitten für die Produktion von Z-Bosonen in Proton-Proton Kollisionen bei 7 TeV Schwerpunktsenergie am Large Hadron Collider (LHC)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der LHC wurde 2010 mit sehr großem Erfolg in Betrieb genommen. Dies führte dazu, daß das 2009 im Antrag formulierte konservative Forschungsprogramm bereits vor Antritt des Stipendiums von der CMS Kollaboration und unter Beteiligung des Antragstellers absolviert werden konnte. Angesichts dieser veränderten Randbedingungen wurden die Ziele des Forschungsvorhaben neu formuliert und auf das eigentliche Ziel, des LHC ausgerichtet: die Suche nach dem Higgs Boson im Kontext des SM und des Minimal Supersymmetrischen SM (MSSM), als Beispiel für Higgs-Dublett Modelle. Das Forschungsvorhaben konzentrierte sich auf Suchen mit τ Leptonen im Endzustand. Diese Ausrichtung erfolgte aufgrund zweier Erwägungen: zum einen ist der Endzustand mit τ Leptonen einer der wichtigsten Suchkanäle zum Nachweis des direkten Zerfalls des SM Higgs Bosons in Fermionen. Zum anderen erfolgt der Zerfall im MSSM verstärkt in τ Leptonen, was die Entdeckung eines MSSM Higgs Bosons ermöglichen würde noch bevor die Sensitivität für eine Entdeckung des Higgs Bosons im SM erreicht sein würde. Das Forschungsprojekt begann mit der Veröffentlichung einer Auschlußgrenze im Kontext des MSSM gefolgt von einer langen Serie substanzieller updates mit zunehmender Datenmenge und verbesserter Analysetechnik, einer weiteren Publikation für die Suche nach Higgs Bosonen im Kontext des MSSM und des SM auf dem Datensatz von 2011 mit 4.6 fb -1, der Publikation zur Entdeckung eines neuen higgsbosonartigen Teichenzustandes auf einem Datsatz von 10 fb -1 und der Publikation einer Suche nach einem Higgs Boson in Modellen mit einer vierten schweren Fermiongeneration, in der der Zerfallkanal in τ Leptonen eine herausragende Rolle spielt. Zu Beginn 2013 erfolgte die Analyse des vollen Datensatzes der Jahre 2011 und 2012 mit einer Luminosität von 23.4 fb-1 mit vorläufiger Kalibration des Detektors und vorläufiger Analysetechnik, mit der die erste nahezu Evidenz des direkten Zerfalls des neu entdecken higgsbosonartigen Teichenzustandes in τ Leptonen erbracht werden konnte. Es besteht das Vorhaben, die vorgestellten, vorläufigen Ergebnisse zu einer vollen und abschließenden Publikation zu bringen, was dieses Forschungsvorhaben zu einem idealen Abschluß bringen wird. Zu diesem Zweck und auch zum Zwecke der besseren Rückgliederung in die deutsche Forschungslandschaft wurde ein DFG Rückkehrstipendium genehmigt. Das Partnerinstitut ist das Karlsruhe Institut für Technologie (KIT). Das Forschungsprojekt ist mit einer für die Hochenergiephysik hohen Dichte publizierter wissenschaftlicher Ergebnisse unter direkter und substanzieller Beteiligung des Antragstellers als großer Erfolg zu werten. Dieser Erfolg ist nicht zuletzt auf die enge, ungestörte und effektive Zusammenarbeit mit dem Partnerinstitut MIT und der CMS Kollaboration, sowie auf die flexible, verläßliche und unkomplizierte Förderung durch die DFG zurück zu führen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC. CMS-HIG-12-028, CERN-PH-EP-2012-220, Jul 2012. Phys.Lett. B716 (2012) 30-61
CMS Collaboration (Serguei Chatrchyan et al.)
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.physletb.2012.08.021) - Search for neutral Higgs bosons decaying to tau in pp collisions at sqrt(s)=7TeV. CMS-HIG-11-029, CERN-PH-EP-2012-034, Feb 2012. Phys.Lett. B713 (2012) 68-90
CMS Collaboration (Serguei Chatrchyan et al.)
