Präzise Vorhersagen für die Vektorboson-Streuung an Hadron-Kollidern

• Antragsteller: Professor Dr. Ansgar Denner
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 322921231

Mit der Entdeckung des Higgs-Bosons am Large Hadron Collider (LHC) in 2012 wurde das letzte fehlende Teilchen des Standardmodells der Elementarteilchenphysik gefunden. Über den Mechanismus der elektroschwachen Symmetriebrechung erzeugt das Higgs-Boson die beobachteten Massen der Elementarteilchen und garantiert gleichzeitig die Unitarität des Standardmodells. Die Streuung der elektroschwachen Eichbosonen ist der wichtigste Schlüsselprozess, um diesen Mechanismus zu untersuchen, und ist am LHC mit hoher Genauigkeit experimentell zugänglich. Da mögliche Abweichungen vom Standardmodell klein sein können, sind präzise theoretische Vorhersagen für eine gründliche Analyse dieser Prozesse nötig. Das zentrale Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Berechnung der nächstführenden störungstheoretischen Korrekturen zur Vektorboson-Streuung im Standardmodell. Dabei werden insbesondere auch Korrekturen der elektroschwachen Wechselwirkung zum ersten Mal für diese Prozessklasse realistisch berechnet. Wie wir gefunden haben, verändern elektroschwache Korrekturen die Vorhersagen zur Vektorbosonstreuung am LHC um mehrere zehn Prozent und sind daher entscheidend für die korrekte Beschreibung der experimentellen Daten. Deshalb planen wir diese Korrekturen für alle relevanten Vektorboson-Streuprozesses am LHC zu berechnen. In diesem Vorhaben werden nicht nur die eigentlichen Matrixelemente für die Vektorboson-Streuung betrachtet, sondern der vollständige Satz von Baumgraphen- und Einschleifenbeiträgen, die im Standardmodell zu den relevanten Sechsteilchen-Endzuständen beitragen. Um störungstheoretische Korrekturen zu diesen komplizierten Prozessen zu berechnen, werden geeignete Verfahren entwickelt. Neben den Korrekturen höherer Ordnungen im Standardmodell werden auch Effekte von Physik jenseits des Standardmodells in der Form von effektiven Kopplungen einbezogen. Im Falle der Entdeckung neuer Physik am LHC, die auf bestimmte Erweiterungen des Standardmodells hindeutet, ist geplant, die Rechnungen auf die zugehörigen Modelle auszudehnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen