Double Higgs Boson Production at the LHC

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Steinhauser
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252237208

Nachdem am Large Hadron Collider (LHC) am CERN vor ca. einem Jahr ein Higgsboson-artiges Teilchen entdeckt wurde gilt es nun, dessen Eigenschaften genau zu vermessen. Dazu gehört insbesondere die Bestimmung der Higgsboson-Selbstkopplung, die vom Standardmodell vorhergesagt wird. Allein der Nachweis einer nicht-verschwindenden Kopplung zwischen Higgsbosonen wäre ein weiterer Triumph des Standardmodells der Teilchenphysik.In dem vorgeschlagenen Projekt sollen Korrekturen höherer Ordnung zum Produktionswirkungsquerschnitt eines Higgsboson-Paars berechnet werden, da dieser Prozess sensitiv auf die Selbstkopplung zwischen Higgsbosonen ist. In einem ersten Schritt ist geplant, den totalen Wirkungsquerschnitt zur nächst-nächst-führenden Ordnung innerhalb der QCD-Störungstheorie zu berechnen, wobei die sog. „soft-virtual approximation'' angewandt werden soll. Im Vergleich zu Resultaten, die bereits in der Literatur existieren, werden im Rahmen von diesem Projekt zusätzlich Effekte einer endlichen Topquarkmasse betrachtet. Eines der Hauptziele dieses Projekts ist die Berechnung der Korrekturen zur nächst-nächst-führenden Ordnung unter Einschluss aller Effekte von reeller Abstrahlung. Dieser Teil des Projekts wird im Limes eines unendlich schweren Topquarks durchgeführt, wobei aufgrund der vorherigen Untersuchungen die Qualität dieser Approximation abgeschätzt werden kann.Nach der Kenntnis des totalen Wirkungsquerschnitts zur nächst-nächst-führenden Ordnung soll die gewonnene Erfahrung verwendet werden, um kinematische Verteilungen zur nächst-führenden Ordnung zu berechnen. Da die differentiellen Wirkungsquerschnitte bisher nur zur führenden Ordnung bekannt sind und die nächst-führenden Korrekturen zum totalen Wirkungsquerschnitt etwa 100% betragen, erwarten wir signifikante numerische Effekte, die Einfluss auf die Extraktion der Higgsboson-Selbstkopplung haben werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen