Messung der Eigenschaften des Higgs Bosons: fermionische Higgskopplungen und die Suche nach neuer Physik am LHC

• Antragsteller: Dr. Jakob Salfeld-Nebgen
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269118925

Die am 4. Juli 2012 bekanntgegebene Entdeckung eines neuen Elementarteilchens am Large Hadron Collider (LHC) des Europaeischen Kernforschungsinstituts (CERN), ist eine der wichtigsten Erkenntnisgewinne der Teilchen- und Hochenergiephysik und der Schluessel zum Verstaendnis vom Ursprung der Masse von Elementarteilchen. Die bisher von den beiden Atlas und CMS Kollaborationen experimentel gemessenen Eigenschaften des Teilchens stimmen innerhalb der noch vorhandenen Messungenauigkeiten mit jenen des vom Standardmodell (SM) vorhergesagten Higgs-Bosons ueberein. Daraufhin konnte der Nobelpreis fuer Physik 2013 an Peter Higgs und Francois Englert, fuer die formale Entwicklung der spontanen Brechung von lokalen Eichsymmetrien und dem damit verbundenen Usprung der Masse von Elementarteilchen, verliehen werden.Ob es sich bei dem am LHC neu beobachteten Teilchen genau um das vom SM vorhergesagten Higgs-Boson handelt oder andernfalls Physik jenseits des SM die physikalischen Eigenschaften des Higgs bosons veraendern, ist einer der bestehenden Hauptforschungsschwerpunkte der Teilchenphysik. Insbesondere ist es von groesstem Interesse, die Ladungs- und Paritaets (CP) symmetrischen Eigenschaften des neuen Teilchens zu bestimmen.Das Forschungsprojekt setzt an dieser Stelle an und soll mit Hilfe der neuen, in den Jahren 2015 und 2016 zu erwartenden LHC Daten bei einer Schwerpunktsenergie von 13TeV, signifikant zur genauen Vermessung der physikalischen Eigenschaften des neuen Teilchens beitragen. Speziel, soll in diesem Forschungsprojekt mit dem CMS Detektor die Kopplung des Higgs bosons an Fermionen ueberprueft und mit bisher unerreichter Praezision gemessen und anschließend zur Interpretation für allgemeine Modelle der Physik jenseits des SM genutzt werden.Der Zerfallskanal des Higgs-Bosons in zwei Tau-Leptonen bietet hierfuer den besten Ausgangspunkt, und kann mit Hilfe neuer Analyseverfahren aber auch nach Reoptimierung der bereits bekannten Messmethoden an die neuen am LHC herrschenden experimentellen Umstaende zu einer signifikanten Verbesserung der Praezision der fermionischen Kopplungsmessung des Higgs-Bosons genutzt werden. Des Weiteren, soll die erste Messung der CP Eigenschaften fermionischer Kopplungen des Higgs-Bosons durchgefuehrt werden, wozu, ersten phenomenologischen Studien nach, der Zerfallskanal des Higgs-Bosons in zwei Tau-Leptonen einzigartige Moeglichkeiten bietet.Die so ermittelten neuen Messergebnisse koennen schliesslich mit allen zerfallskanal- u. produktionsspezifischen Higgsanalysen kombiniert werden, um der genauen Identitaet des neuen Teilchens auf die Spur zu kommen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Gastgeber: Professor Dr. Markus Klute