Higgs-Produktion und Zerfall in Modellen mit extra Singletts und Dubletts - Präzise Vorhersagen für den LHC
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Entdeckung des Higgs-Bosons im Jahre 2012 am Large Hadron Collider eröffnete eine neue Ära in der Teilchenphysik. Im Zentrum der Forschung steht seitdem die Untersuchung und exakte Bestimmung der Eigenschaften des Higgs-Bosons, d.h. insbesondere seiner Wechselwirkungen, und die Suche nach möglichen weiteren Higgs-Bosonen. Experimentell geschieht dies derzeit am Large Hadron Collider, der seit 2015 bei einer Energie von 13 TeV und einer erhöhten Luminosität Daten nimmt. Um diese Daten adäquat nutzen zu können, müssen präzise theoretische Vorhersagen inklusive störungstheoretischer Korrekturen nächstführender Ordnung der starken und elektroschwachen Wechselwirkung nicht nur im Standardmodell sondern auch in Erweiterungen davon bereitgestellt werden. Damit können Abweichungen vom Standardmodell parametrisiert und experimentell eingeschränkt oder nachgewiesen werden. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens war das Studium von Erweiterungen des Standardmodells mit zusätzlichen Higgs-Dubletts oder Singuletts, insbesondere das Zwei-Higgs-Dublett-Modell und die Higgs-Singulett-Erweiterung des Standardmodells. Diese Modelle gehören zu den einfachsten Erweiterungen des Standardmodells und erlauben charakteristische Abweichungen zu studieren. Für diese Modelle sollten präzise Vorhersagen in nächstführender Ordnung der starken und elektroschwachen Wechselwirkung für Higgs-Produktions- und Zerfallsprozesse erarbeitet werden. Schließlich sollten diese Ergebnisse in existierende Monte-Carlo- Programme zur flexiblen Berechnung von Wirkungsquerschnitten und Verteilungen implementiert werden. Zunächst wurden Renormierungsschemen für das Zwei-Higgs-Dublett-Modell und die Higgs- Singulett-Erweiterung des Standardmodells formuliert und untersucht. Renormierungsschemen sind nötig, um die Parameter in höheren Ordnungen der Störungstheorie präzise zu fixieren. Probleme in gängigen Renormierungsschemen, insbesondere für die Renormierung von Mischungswinkeln im erweiterten Higgs-Sektor, wurden identifiziert und Lösungen vorgeschlagen. Schließlich wurde eine Palette von Renormierungsschemen implementiert und numerisch untersucht. Korrekturen nächstführender Ordnung zur Higgs-Produktion in der Vektorboson-Streuung und der Higgs-Strahlung wurden in den Monte-Carlo-Generator HAWK implementiert und für eine Reihe von Szenarien numerisch berechnet. Insbesondere wurde auch die Produktion von schweren Higgs-Bosonen studiert. Die erarbeiteten Renormierungsschemen und Programme können auch für andere Prozesse benutzt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Gauge-independent MS renormalization in the 2HDM, JHEP 1609 (2016) 115
A. Denner, L. Jenniches, J. N. Lang, C. Sturm
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/JHEP09(2016)115) - NLO electroweak corrections in extended Higgs Sectors with RECOLA2, JHEP 1707 (2017) 087
A. Denner, J. N. Lang, S. Uccirati
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/JHEP07(2017)087)
