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Fakultät Physik

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Bachelorarbeit / Masterarbeit - Teilchenphysik

Suche nach neuer Physik mit effektiven Feldtheorien in Gluon-Gluon-Fusions-Produktion von Higgs-Bosonen mit dem ATLAS Experiment

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  • Abschlussarbeitsthemen
  • Teilchenphysik
Eventdisplay und Code © CERN

Das Higgs-Boson kann am LHC auf verschiedene Arten und Weisen erzeugt werden. Der häufigste Produktionsmechanismus ist, mit großem Abstand, die Gluon-Gluon-Fusion (ggF), bei der zwei Gluonen über eine geschlossene Quark-Schleife zu einem Higgs-Boson kombinieren. Die ATLAS-Kollaboration hat vor kurzem eine Messung der Produktionsrate von Higgs-Bosonen via ggF mit anschließendem Zerfall in W-Bosonen veröffentlicht. Hierbei handelt es sich um eine differenzielle Messung, bei der nicht nur das totale Produkt aus Produktionsrate und Verzweigungsverhältnis des Higgs-Zerfalls gemessen wurde, sondern sogar deren Abhängigkeit von verschiedenen kinematischen Variablen der Produktion und des Zerfalls der Higgs-Bosonen.

Solche Präzisionsmessungen von seltenen Prozessen eignen sich besonders gut, um Theorien von Physik jenseits des Standardmodells auf die Probe zu stellen. Eine besonders stark theoretisch motivierte und zugleich verhältnismäßig modellunabhängige Methode, solche Untersuchungen durchzuführen, ist die Verwendung des Formalismus von Effektiven Feldtheorien (EFT), um Abweichungen von der Standardmodell-Vorhersage präzise und Modellunabhängig zu parametrisieren. 

Von besonderem Interesse ist die Verletzung der Ladungs- und Paritätssymmetrie. Die zur Erklärung der Materie-Antimaterie-Asymmetrie im Universum benötigte Verletzung dieser Symmetrie übersteigt die experimentell beobachtbaren Quellen bei weitem, sodass die Suche nach zusätzlichen Quellen von CP-Verletzung gut motiviert ist. Auch in Produktion oder Zerfall von Higgs-Bosonen könnte die CP-Symmetrie verletzt sein, und differenzielle Präzisionsmessungen von Winkelvariablen gehören zu den sensitivsten Tests für Quellen von CP-Verletzung. 

Im Rahmen dieser Arbeit können Studierende die vorliegende Messung nutzen, um die Machbarkeit einer darauf basierenden Studie von CP-Verletzung zu evaluieren. Interessierte Studierende werden sich mit dem Monte-Carlo Generator MadGraph und dem statistischen Analysetoolkit RooFit auseinandersetzen. Bei gutem Fortschritt können die Ergebnisse auf die echten Daten angewendet und CP-Verletzung im Higgs-Sektor mit kompetitiver Präzision vermessen werden. 

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