Präzisionsrechnungen für schleifeninduzierte Higgs-Boson Produktions- und Zerfallsprozesse

• Antragsteller: Dr. Christian Sturm
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 436076086

Eine der wichtigsten Errungenschaften der Teilchenphysik in der letzten Dekade war die Entdeckung des Higgs-Bosons an den Experimenten des Large Hadron Colliders(LHC). Dieses neue Teilchen ist nun zentrales Objekt intensiver theoretischer und experimenteller Untersuchungen, um seine Eigenschaften präzise zu bestimmen. Insbesondere ist es interessant zu verstehen, ob das Higgs-Boson nur das Higgs-Boson des Standardmodells(SM) ist, oder ob es zu einem allgemeineren Theoriemodell gehört. Um Antworten auf diese Frage zu finden, sind präzise Theorievorhersagen sowohl innerhalb als auch in Erweiterungen des SMsnötig. Mit diesen Theorievorhersagen wird sich in diesem Projekt befasst.Schleifeninduzierte Prozesse spielen in der Higgs-Physik eine spezielle Schlüsselrolle. Da das Higgs-Boson nur an massive Teilchen koppelt, werden Higgs-Boson-Produktions- und Zerfallsprozesse, die masselose Teilchen, wie Gluonen oder Photonen, im Anfangs- oder Endzustand besitzen, über Schleifendiagramme mit massiven Teilchen erzeugt. Diese schleifeninduzierten Prozesse sind einerseits wichtig, da sie wesentlich zur Entdeckung eines Higgs-Bosons am LHC beigetragen haben, andererseits sind sie sensitiv auf neue Physik jenseits des SMs.Eine der einfachsten Erweiterungen des Higgssektors des SMs ist diejenige bei der zum Feldgehalt des SMs ein zusätzliches spinloses Eichsingulett hinzugefügt wird. Dieses Modell kann auch Antworten auf noch offene Fragen geben, die innerhalb des SMs unbeantwortet bleiben, wie z.B. die Frage nach der Natur der dunklen Materie oder die Frage nach dem Ursprung der Materie-Antimaterie--Asymmetrie des Universums. In diesem Projekt soll der Einfluss elektroschwacher Korrekturen in Störungstheorie zu schleifeninduzierten Prozessen analysiert werden. Da der Prozess führender Ordnung für schleifeninduzierte Prozesse schon auf Ein-Schleifen-Niveau ist, ist die Berechnung von Korrekturen nächst-führender Ordnung hier schon mit der Berechnung von herausfordernden Zwei-Schleifendiagrammen verbunden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen