Multi-leg-Berechnungen für den LHC
Ungeachtet des Erfolgs des Standardmodells auf dem Gebiet der Teilchenphysik gilt gemeinhin die Auffassung, dass diese Theorie über die Interaktion der materiellen Grundbausteine nicht für alle Energien gültig sein kann. Über die LHC-Experimente wird die Teraelektronenvoltskala beprobt, auf der damit gerechnet wird, dass sich die Physik zeigt, die über das Standardmodell hinausgeht. Bei den Messungen weisen zahlreiche interessante Signaturen ebenfalls mehr als zwei Teilchen in einem Endzustand der Streuungsreaktion auf. Theoretische Vorhersagen für solche multi-leg-Prozesse sind allerdings keine triviale Aufgabe. EU-finanzierte Wissenschaftler wandten neue Methoden an, um Prognosen für Prozesse zu erzielen, welche Vektorbosonen und das Topquark beinhalten. Im Rahmen des Projekts MULTI-LEG@LHC (Multi-leg precision calculations and advanced phenomenology in the LHC era) standen wichtige Hintergrundprozesse für die Herstellung des Higgs-Bosons in Verbindung mit einem Jet sowie Suchen im Bereich der neuen Physik am LHC im Fokus. Die Wissenschaftler berechneten sowohl virtuelle als auch reale Verbesserungen für diese Prozesse, welche die Grundlage bilden, um NLO-Vorhersagen zu erzielen. Ferner wurden mit einer NNLO (next-to-next-to-leading-order)-Quantenchromodynamik (quantum chromodynamics, QCD) Annäherungsergebnisse für die Herstellung von Endzuständen mit vier Leptonen abgeleitet. Darauf aufbauend wurden analytische Expressionen mit hochautomatisierten Routinen generiert, die bestehende Monte-Carlo-Simulationsprogramme erweitern und diese mit Softwareverzeichnissen verknüpfen, um annäherungsweise NNLO-Prognosen zu treffen. Diese können für Berechnungen unterschiedlicher Querschnitte von phänomenologischem Interesse genutzt werden. Die Ergebnisse von MULTI-LEG@LHC deuten darauf hin, dass die QCD-Verbesserungen wesentlich sind und dass diese für experimentelle Untersuchungen mit dem LHC berücksichtigt werden sollten. Erst dann werden Wissenschaftler in der Lage sein, unterschiedliche entwickelte Modelle, die über das Standardmodell hinausgehen, zuverlässig zu verifizieren oder zu falsifizieren.
Schlüsselbegriffe
Multi-leg-Berechnungen, Large Hadron Collider, next-to-leading-order, Standardmodell, Physik
