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The Perturbative Scattering Amplitude Bootstrap

Descrizione del progetto

Esaminare la struttura matematica nascosta delle interazioni tra particelle

Il modello standard della fisica delle particelle rappresenta una delle principali conquiste scientifiche. Dalla scoperta del bosone di Higgs nel Large Hadron Collider del CERN, le sue previsioni sono state verificate con straordinaria precisione. Con la crescita esponenziale dei dati, i calcoli teorici devono avanzare in parallelo: il progetto AmpBoot, finanziato dal CER, si concentra quindi sulle ampiezze di diffusione. Ciò è fondamentale per capire come interagiscono le particelle. Sondando le loro profonde connessioni con la teoria dei numeri, la geometria e la teoria delle stringhe, il progetto cerca nuovi quadri matematici per affrontare problemi a lungo considerati ingestibili. L’obiettivo finale è quello di sviluppare strumenti avanzati e metodi di bootstrap che perfezionino le previsioni teoriche e amplino i confini della precisione nella fisica delle particelle.

Obiettivo

The Standard Model of particle physics represents one of the major achievements of modern science, and with the discovery of the Higgs boson at the Large Hadron Collider its predictions have been tested to unprecedented levels of precision. These measurements will continue to improve as more data is collected in the coming years, allowing us to probe the fundamental laws of physics to an unparalleled degree. However, to benefit from these measurements, the precision with which we can make theoretical predictions in quantum field theory must also be drastically improved. This in particular requires improving our understanding of scattering amplitudes, which provide essential input for these calculations.

While scattering amplitudes are notoriously difficult to compute, they have been found to exhibit an immensely rich mathematical structure, with deep ties to number theory, algebraic geometry, and string theory. These connections have recently fueled a revolution in our ability to compute highly nontrivial amplitudes in supersymmetric theories to unprecedented levels of precision. Building on this progress, I propose three lines of investigation for developing the same level of insight into the mathematical structure of Standard Model amplitudes, and for bypassing the difficult integration problems that have traditionally been required for their evaluation:

1) the derivation of new constraints on the analytic structure of amplitudes from basic physical requirements such as causality and locality

2) an in-depth study of the types of special functions that appear in amplitudes and the development of new tools for working with them

3) the development of perturbative bootstrap methods for Standard Model amplitudes

These lines of research will give rise to deep new insights into the universal properties of perturbative quantum field theory, and facilitate the development of groundbreaking new methods for making precision predictions for collider experiments.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-STG

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Istituzione ospitante

THE UNIVERSITY OF EDINBURGH
Contributo netto dell'UE
€ 1 499 484,00
Indirizzo
OLD COLLEGE, SOUTH BRIDGE
EH8 9YL Edinburgh
Regno Unito
Regione
Scotland Eastern Scotland Edinburgh
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 499 484,00

Beneficiari (1)