FOR 2239:  New Physics at the Large Hadron Collider

• Fachliche Zuordnung: Physik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 257416295

Der Large Hadron Collider (LHC) ist auf lange Sicht das zentrale Instrument der Teilchenphysik. Nach der Entdeckung eines Higgs-Teilchens im Jahr 2012 verschiebt sich nun der Fokus der LHC-Physik hin zur Suche nach Physik jenseits des Standardmodells. Die Existenz neuer Physik bei Energieskalen im Bereich Teraelektronenvolt (TeV), d.h. in Reichweite des LHC, wird durch zwei offene Fragen motiviert, die im Standardmodell keine Antwort finden: das Hierarchieproblem und die Existenz dunkler Materie. Aufgrund von Quantenfluktuationen sollte die Masse des Higgsbosons nicht wie beobachtet bei der elektroschwachen Skala, sondern bei den hohen Energieskalen neuer Physik liegen. Diese Sensitivität der Higgs-Masse auf die Hierarchie zwischen Energieskalen kann unter anderem durch die Existenz von Top-Partnerteilchen im TeV-Bereich gelöst werden. Die im Universum beobachtete dunkle Materie wird andererseits auf natürliche Weise durch neue, stabile und schwach wechselwirkende Teilchen erklärt, mit Massen im Bereich der TeV-Skala. Solche Teilchen werden in vielen Erweiterungen des Standardmodells vorhergesagt, wie z.B. im Rahmen der sogenannten Supersymmetrie oder in Modellen mit zusätzlichen Raumdimensionen. Am LHC können solche Erweiterungen des Standardmodells auf zwei Arten untersucht werden: durch die direkte Suche nach neuen Teilchen, zum Beispiel in Signaturen mit fehlendem Transversalimpuls, die durch die schwach wechselwirkenden dunkle Materie-Teilchen erzeugt werden, oder durch die globale Analyse experimenteller Präzisionsmessungen, insbesondere im Bereich der Higgs-Physik. Die Forschergruppe “Neue Physik am LHC” analysiert Erweiterungen des Standardmodells, die das Hierarchieproblem und die Natur der dunklen Materie erklären. Das wissenschaftliche Programm umfasst Präzisionsrechnungen für die Produktion neuer Teilchen, die Untersuchung des Top-Higgs-Sektors und von Modellen dunkler Materie sowie globale Analysen der Higgs-Physik und anderer Erweiterungen des Standardmodells. Diese theoretischen Untersuchungen bilden die Grundlage für die Interpretation der Suche nach neuer Physik am LHC und sind notwendig, um das Potential des LHC voll auszuschöpfen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Dark matter at the LHC (Antragsteller Kopp, Joachim )
• Global fits of Higgs properties and new physics (Antragsteller Dreiner, Ph.D., Herbert ;  Krämer, Michael )
• New Physics at the Large Hadron Collider (Antragsteller Krämer, Michael )
• Precision calculations for beyond the Standard Model processes at the LHC (Antragsteller Krämer, Michael )
• Top-Higgs sector and simplified models (Antragsteller Plehn, Tilman )

• Sprecher: Professor Dr. Michael Krämer