Higgs-Strahlung am Large Hadron Collider

• Applicant: Professor Dr. Robert Harlander
• Subject Area: Nuclear and Elementary Particle Physics, Quantum Mechanics, Relativity, Fields
• Term: from 2010 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 183404081

• Final Report Year: 2015

Final Report Abstract

Im Rahmen dieses Projektes wurden vor allem Beiträge dazu geleistet, den Higgs-Strahlungs-Prozess als Möglichkeit zur Suche nach Neuer Physik weiter zu etablieren. Der Schwerpunkt wurde auf differenzielle und totale Vorhersagen für den Prozess gg → HZ gelegt, der dafür verantwortlich ist, dass sich die Wirkungsquerschnitte für WH- und HZ-Produktion nicht nur um einen globalen, durch SU(2)-Symmetrie und Kinematik gegebenen Faktor unterscheiden. Er eröffnet neue Möglichkeiten, etwa die experimentell schwer zugängliche Top-Yukawa-Kopplung zu messen, und ist sensitiv auf Effekte zusätzlicher virtueller Higgs-Bosonen, wie sie im 2HDM oder im MSSM vorkommen. Daneben wurde die perturbative Vorhersage für den gg → HZ-Prozess im Standardmodell erheblich verbessert, indem die nächste Ordnung in der Störungstheorie berechnet wurde. Anschließend konnte die theoretische Unsicherheit mit Hilfe der Resummation von Logarithmen, die im Limes weicher Gluonabstrahlung relevant werden, noch weiter reduziert werden. Im Zuge der Erschließung supersymmetrischer Effekte bei der Higgs-Produktion wurde, zum Teil als Vorbereitung auf eine Berechnung dieser Effekte in der Higgs-Strahlung, ein vielseitiges numerisches Programm für den Gluonfusionsprozess erstellt (SusHi). Seine Flexibilität hat sich hinsichtlich Anwendung, Verknüpfung mit anderen Programmen, sowie Erweiterung auf andere Theorien bereits als enorm fruchtbar erwiesen. Das Projekt hat eine Reihe an wichtigen Resultaten und Veröffentlichungen produziert, sowie Grundlagen für weiterführende Projekte in der Higgsphysik geschaffen.

Publications

• Top-Quark mediated effects in hadronic Higgs-Strahlung, Eur. Phys. J. C 72 (2012) 1868
  O. Brein, R. Harlander, M. Wiesemann, T. Zirke
  
• Gluon-induced Higgs-strahlung at next-to-leading order QCD, JHEP 1302 (2013) 078
  L. Altenkamp, S. Dittmaier, R.V. Harlander, H. Rzehak, T.J.E. Zirke
  
• SusHi: A program for the calculation of Higgs production in gluon fusion and bottom-quark annihilation in the Standard Model and the MSSM, Comp. Phys. Commun. 184 (2013) 1605
  R.V. Harlander, S. Liebler, H. Mantler
  
• vh@nnlo - Higgs Strahlung at hadron colliders, Comp. Phys. Commun. 184 (2013) 998
  O. Brein, R.V. Harlander, T.J.E. Zirke
  
• Higgs Strahlung at the Large Hadron Collider in the 2-Higgs-Doublet Model, JHEP 02 (2014) 023
  R.V. Harlander, S. Liebler, T. Zirke
  
• Soft gluon resummation for gluon-induced Higgs Strahlung, JHEP 1411 (2014) 082
  R.V. Harlander, A. Kulesza, V. Theeuwes, T. Zirke