Ein neuer Ansatz für Präzisionsberechnungen von harten Streuprozessen am LHC und zukünftigen Beschleunigern unter Verwendung von Parton Branching Transversalimpuls Verteilungen (PB-app)

• Antragstellerin: Dr. Sara Taheri Monfared
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 467467041

Das Standardmodell der Teilchenphysik ist äußerst erfolgreich in der Beschreibung eines grossen Teils von experimentellen Ergebnisse, welche in den letzten Jahren an Teilchenbeschleunigern bei höchster Energie gewonnen wurden. Die genaue Berechnung von QCD-Prozessen in Proton-Proton-Wechselwirkungen bei hohen Energien ist immer noch eine der anspruchsvollsten Aufgaben in der Teilchenphysik. Insbesondere die Experimente am Large Hadron Collider (LHC) haben eine große Anzahl sehr wichtiger und praeziser Messungen geliefert. Diese Messungen erfordern Berechnungen mit höchster Präzision, da acuh neue Physiksehr wahrscheinlich nur als kleine Abweichungen von den Vorhersagen auftreten wird. Fortschritte im besseren Verständnis der QCD-Prozesse sind für die Suche nach neuer Physik am LHC unerlässlich.In diesem Antrag moechte ich die Präzision der Vorhersagen fur Ergebnisse an von Colliderexp[erimenten verbessern. Eine der ueblichen Einschränkungen ist die Vernachlässigung der transversalen Freiheitsgrade im Proton. Mein Vorschlag basiert auf der in den letzten Jahren entwickelten Parton Branching (PB) Methode. Die PB-App zielt darauf ab, die Genauigkeit der Berechnungen für Prozesse am LHC und an zukünftigen Collidern zu verbessern, indem sie das kürzlich entwickelte Konzept der transversalimpulsabhängigen (TMD) Partonendichten nutzt, das dem Faktorisierungsansatz, der oft als 3-D-Bild der Hadronen bezeichnet wird, eine neue physikalische Dimension hinzufügt, den Transversalimpuls. Dieser Vorschlag ist um drei Themen strukturiert: theoretischer Teil, experimenteller Teil und öffentlich zugänglicher Teil. Im ersten Teil des Projekts werden die TMD-PDFs fuer elektroschwache Eichbosonen und der zugehoerige TMD-Partonschauer berechnet. Dies wird durch die theoretische Entwicklung der PB-Methode, einschließlich Fits an Daten, und deren unmittelbaren Test in den Messungen erreicht werden. Unser Ansatz wird dann durch den Vergleich von Vorhersagen fur Z/W+Jet-Observable mit der traditionellen Multijet-Methode validiert. Im experimentellen Teil des Projekts werden Jets bei hohem Transversalimpuls, die mit Z/W-Bosonen assoziiert sind und höchstwahrscheinlich aus dem Schauer stammen, im Rahmen des Open Data Projektes gemessen. Dies ist einer der großen Vorteile des PB-app Projekts, dass die im Theorieteil erhaltenen Partonenschauer und TMD direkt mit Open Data Analysen getestet werden können. Innerhalb des PB-app-Projekts werden wir verschiedene Bereiche der reinen Theorie/Phänomenologie mit der experimentellen Open-Data-Analyse kombinieren, welches für die Ausbildung von für Wissenscahfler*innen außerhalb des Experiments, hauptsächlichaus Entwicklungsländern, sehr wichtig und notwednig ist. Die Ergebnisse meines Projekts werden sehr wertvoll für TMD-Physik und aber auch entscheidend für die Präzisionsmessungen am LHC, Hochenergie-LHC (HE-LHC) und zukünftigen Collider-Experimenten sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien, Indien
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Rohini Godbole; Dr. Francesco Hautmann