Gemischte Korrekturen der Starken und Elektroschwachen Wechselwirkung zur Erzeugung von W/Z-Bosonen am LHC

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Dittmaier
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 414714711

Die Drell-Yan-artige Produktion von W- und Z-Bosonen gehört zu den wichtigsten Prozessklassen am CERN Large Hadron Collider (LHC). Als "Standardkerze" werden diese zur Detektorkalibrierung eingesetzt, sie bieten die Möglichkeit zur hochpräzisen Messung des effektiven elektroschwachen Mischungswinkels sowie der W-Boson-Masse, und stellen ein Fenster zur Suche nach neuen schweren Eichbosonen W' und Z' dar in hochenergetischen Bereichen differenzieller Verteilungen. Das Ziel des vorgeschlagenen Projektes besteht darin, die "nächst-nächst-führenden Korrekturen" zu berechnen, die die Starke und Elektroschwache Wechselwirkung mischen, d.h. von der Ordnung O(alpha_s alpha) sind und die numerisch größte unbekannte Ordnung von Strahlungskorrekturen in der Störungstheorie darstellen. Neben ihrer direkten phänomenologischen Wichtigkeit in der Beschreibung der W/Z-Produktion werden diese Berechnungen auch Vorhersagen zu anderen Prozessklassen beeinflussen. Einerseits können Konzepte, Techniken und Teilresultate auf andere Prozesse übertragen werden, andererseits hilft ein Vergleich der vollständigen Berechnungen mit Näherungen, existierende approximative Verfahren zur Kombination von QCD- und elektroschwachen Korrekturen anzupassen bzw. systematisch zu verbessern. Technisch und konzeptionell rangieren die Berechnungen an der Forschungsfront perturbativer Berechnungen zu Teilchenreaktionen, bauen aber weitgehend auf existierende Methoden auf, wie z.B. der partiellen Integration und der Verwendung von Differentialgleichungen zur Berechnung massiver Feynman-Integralen auf Zwei-Loop-Niveau oder der Antennen-Subtraktion zur Behandlung von Infrarot-Singularitäten in der reellen Abstrahlung. Nichtsdestoweniger erfordern einige Aspekte auch die Verallgemeinerung bzw. Weiterentwicklung existierender Konzepte, wie z.B. der eichinvarianten Behandlung der intermediären W/Z-Resonanzen im "Komplexen-Massen-Schema".

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen