Wie breit ist das Higgs? Überwindung von Grenzen bei der Messung der Zerfallsrate des Higgs-Bosons

• Antragstellerin: Dr. Martina Laura Ojeda
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566263241

Im ersten Jahrzehnt des Betriebs des Large Hadron Collider (LHC) wurden verschiedene theoretische Modelle entwickelt, die es ermöglichten, bereits in der Anfangsphase dieser neuen Maschine beeindruckende Fortschritte zu erzielen und ein neues Teilchen, das Higgs-Boson, zu entdecken und zu vermessen. Die in den Modellen eingebauten Annahmen erwiesen sich dabei als sehr effektiv. Dank signifikanter Beiträge von theoretischen Physikern konnten Messungen durchgeführt werden, die ursprünglich am LHC als unmöglich galten, insbesondere im Zusammenhang mit dem Higgs-Boson. Ein wichtiges Beispiel ist die Messusng der Zerfallsbreite des Higgs-Bosons, wodurch eine umfassende Charakterisierung seiner Zerfälle erst ermöglicht wird und damit Wechselwirkungen des Higgs-Bosons mit neuen, bislang unbeobachteten Teilchen erforscht werden können. Neue Daten, die Weiterentwicklung von Analysemethoden sowie ein tieferes Verständnis des Detektors haben dazu geführt, dass zahlreiche der vormals nützlichen Annahmen obsolet geworden sind und sich sogar nachteilig auswirken können. Deshalb schlage ich ein Forschungsprojekt vor, das sich nicht auf die Reduktion der Unsicherheit bestehender Messungen konzentriert, sondern die den Modellen zugrundeliegenden Annahmen hinterfragt, diese neu bewertet und gegebenenfalls anpasst. Der Fokus dieses Projektes liegt auf der Implementierung aktualisierter Modelle für die Messung der Zerfallsbreite des Higgs-Bosons (ΓH). Dazu werden zwei komplementäre Methoden implementiert, um die wichtigsten Annahmen bei der momentanen Bestimmung von ΓH fallen zu lassen. Das übergeordnete Ziel des Projekts besteht darin, einen Beitrag zur Entwicklung robusterer Modelle für Messungen in der kommenden Phase des LHC zu leisten und weitere Informationen zu neuen physikalischen Prozessen jenseits des Standardmodell zu liefern. Dies wird ein wesentlicher Beitrag für zukünftige Teilchenbeschleuniger sein.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Gruppen