Elektroschwacher Parton-Schauer für hochenergetische Teilchenkollisionen

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Dittmaier
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 519466933

Elektroschwache Strahlungskorrekturen zu Teilchenreaktionen bei Hochenergiebeschleunigern wie dem LHC werden zunehmend wichtiger bei Streuenergien oberhalb der Elektroschwachen Skala und erreichen einige 10% im TeV-Energiebereich. Die dominanten Elektroschwachen Korrekturen entstehen durch den Austausch bzw. der Emission Elektroschwacher Eichbosonen und sind universellen Ursprungs. Während die führenden virtuellen Korrekturen auf dem Ein- und Zwei-Schleifen-Niveau in analytischer Form bekannt sind und meist in Vorhersagen einbezogen werden (zumindest auf Ein-Schleifen-Niveau), werden die reellen Korrekturen, die durch die Emission schwerer Teilchen verursacht werden, meistens vernachlässigt, oder der Berechnung des Hintergrundes zugeschlagen, die von den Experimentalisten selbst mittels Monte-Carlo-Generatoren durchgeführt wird, die nur Vorhersagen niedrigster Ordnung liefern. Das vorgeschlagene Projekt hat die Entwicklung eines vollständigen Elektroschwachen Parton-Schauer-Programmes zum Ziel, das die Abstrahlung massiver Teilchen auf prozessunabhängige Art und Weise simuliert, sowie die Implementierung des Schauers im Monte-Carlo-Generator SHERPA. Das Schauer-Programm wird sorgfältig validiert werden durch detaillierte Vergleiche zwischen Ergebnissen, die einerseits mit dem Schauer gewonnen werden und andererseits auf vollständigen Übergansmatrixelementen beruhen. Ferner werden wir die intrinsische Genauigkeit des Schauers untersuchen, indem wir dessen Startskala, das Schema zur Modellierung von Rückstoßeffekten, und die Bedingungen zur Beendigung des Schauerns studieren. Das Projekt wird die Genauigkeit in theoretischen Vorhersagen und unser Verständnis Elektroschwacher Strahlungskorrekturen zu Teilchenprozessen verbessern und somit für die theoretische und experimentelle Gemeinschaft der Teilchenphysik gewinnbringend sein. Es wird dazu beitragen, die Präzision in theoretischen Vorhersagen generell auf Prozentniveau anzuheben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Mathieu Pellen