Automatisierung von NLO-Vorhersagen zur Physik jenseits des Standardmodells am LHC

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Dittmaier
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 337250025

In der zweiten Phase der Datennahme am Large Hadron Collider (LHC) wird Präzision eine grundlegende Rolle spielen, sowohl in der Suche nach neuen Teilchen, als auch im ultimativen Test des erfolgreichen Standardmodells (SMs). Präzise theoretische Vorhersagen für Teilchenreaktionen müssen Quantenkorrekturen der Starken und Elektroschwachen Wechselwirkung zumindest in nächst-führender Ordnung ("next-to-leading order", NLO) einbeziehen. Die Komplexität dieser Aufgabe erfordert die technische Automatisierung der Berechnungen. In den letzten Jahren wurden von verschiedenen Arbeitsgruppen mit unterschiedlichen Methoden enorme Fortschritte für Vorhersagen im SM in dieser Richtung erzielt. In diesem Projekt bauen wir auf die beiden gut etablierten Programme OpenLoops und Collier auf, die in unseren Arbeitsgruppen zur automatisierten Erzeugung von Amplituden und deren numerischer Auswertung entwickelt wurden, und streben eine Erweiterung von OpenLoops auf Physik jenseits des SMs ("Beyond the SM", BSM) an. Generell werden wir eine flexible Implementierung umsetzen. Konkret werden wir aber mit Modellen beginnen, die das SM im skalaren Sektor erweitern, sowie mit einer effektiven Theorie mit höherdimensionalen Operatoren. Erste phänomenologische Anwendungen in jenen BSM-Modellen wählen wir im Bereich der Elektroschwachen Präzisionsphysik mit Higgs-Bosonen bzw. Elektroschwachen Eichbosonen. Die Kombination von OpenLoops+Collier mit dem "Multi-Purpose-Eventgenerator" Sherpa bietet den direkten Anschluss an einen Partonschauer ("parton-shower matching") sowie die Einbeziehung höherer Jet-Multiplizitäten ("multi-jet merging"), d.h. unser Resultat wird automatisch Teil einer Kette von Software-Werkzeugen, die direkt von Experimentalphysikern in Datenanalysen benutzt werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Philipp Maierhöfer