Präzisionsvorhersagen für Streuprozesse an Hadron-Beschleunigern im Rahmen supersymmetrischer Erweiterungen des Standardmodells
Final Report Abstract
Nach der Entdeckung des Higgs-Bosons am CERN LHC liegt der Fokus aktueller Forschung in der Elementarteilchenphysik nun auf der Suche nach Physik jenseits des Standardmodells. Die zuverlässige Interpretation experimenteller Daten setzt präzise Vorhersagen im Rahmen charakteristischer Modelle neuer Physik voraus, wie zum Beispiel der minimal supersymmetrischen Erweiterung des Standardmodells, des MSSM. Ziel des Forschungsvorhabens war es daher, Präzisionsrechnungen für Streuprozesse durchzuführen, die von zentraler Bedeutung für die Suche nach supersymmetrischen (SUSY) Teilchen und eine spätere Bestimmung ihrer Parameter am LHC sind. Kern des Projekts war die Entwicklung flexibler Monte-Carlo-Programme zur realistischen Vorhersage experimentell zugänglicher Observablen unter Berücksichtigung von Strahlungseffekten. Konkret wurden im Rahmen des Projekts Korrekturen der nächstführenden Ordnung in der starken Wechselwirkung für die Paarproduktion von Neutralinos, Charginos oder Sleptonen und für Slepton-Paarproduktion in Assoziation mit einem harten Jet berechnet und mittels des POWHEG-Formalismus mit Partonschauer-Programmen verknüpft. Die dazu entwickelten Monte-Carlo-Programme wurden in das (öffentlich verfügbare Programmpaket powheg-box implementiert. Die Programme stellen eine wesentliche Weiterentwicklung in der Simulation supersymmetrischer Produktionsprozesse dar und erleichtern es dem allgemeinen Benutzer, präzise und gleichzeitig realistische Vorhersagen in vielfältigen Anwendungen zu gewinnen. Um die Charakteristika der berechneten Strahlungskorrekturen und Partonschauer-Effekte zu illustrieren, führten wir für repräsentative SUSY-Parameterpunkte detaillierte phänomenologische Untersuchungen der betrachteten Streuprozesse durch. Es zeigte sich, dass Partonschauer-Effekte insbesondere die Kinematik von Jets beeinflussen. Eine zuverlässige Beschreibung von harten Jets setzt explizite Rechnungen für die zugrundeliegenden Jet-assoziierten Produktionsprozesse zwingend voraus und kann nicht durch approximative Simulationen unter Zuhilfenahme von Partonschauer-Programmen ersetzt werden. Diese Ergebnisse sind insbesondere für die quantitative Interpretation experimenteller Ergebnisse relevant, die auf charakteristischen Jet-Signaturen basieren, wie beispielsweise Monojet-Analysen.
Publications
- Reduze 2 - Distributed Feynman Integral Reduction
A. von Manteuffel and C. Studerus
- Slepton pair production in the POWHEG BOX, JHEP 1210 (2012) 130
B. Jäger, A. von Manteuffel and S. Thier
(See online at https://doi.org/10.1007/JHEP10(2012)130) - Top quark pairs at two loops and Reduze 2, PoS LL 2012 (2012) 059
A. von Manteuffel and C. Studerus
- High precision tools for slepton pair production processes at hadron colliders, Dissertation, Universität Mainz (2015)
S. Thier
- Slepton pair production in association with a jet: NLO-QCD corrections and parton-shower effects, JHEP 1502 (2015) 041
B. Jäger, A. von Manteuffel and S. Thier
(See online at https://doi.org/10.1007/JHEP02(2015)041) - Electroweakino pair production at the LHC: NLO SUSY-QCD corrections and parton-shower effects, JHEP 1607 (2016) 083
J. Baglio, B. Jäger and M. Kesenheimer
(See online at https://doi.org/10.1007/JHEP07(2016)083) - Next-To-Leading Order QCD Corrections to Associated Production of a SM Higgs Boson with a Pair of Weak Bosons in the POWHEG-BOX, Phys. Rev. D 93 (2016) 054010
J. Baglio
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevD.93.054010) - Gluon fusion and bb¯ corrections to HW+W¯ /HZZ production in the b POWHEG-BOX, Phys. Lett. B 764 (2017) 54
J. Baglio
(See online at https://doi.org/10.1016/j.physletb.2016.10.066)
