Composite-Higgs-Modelle im Rahmen von Eich-Gravitation-Dualitäten

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Johanna Erdmenger; Professor Dr. Werner R. Porod
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497423554

Die Entdeckung des Higgs-Bosons am LHC im Jahr 2012 war sicherlich die Krönung vieler Jahrzehnte Forschung in der Grundlagenphysik und eine Erfolgsgeschichte für das Standardmodell der Teilchenphysik. Wir wissen jedoch nicht, warum dieses Teilchen relativ leicht ist und ob die vorgeschlagene Form seines Potentials in der Natur realisiert ist. Composite Higgs-Modelle bieten eine dynamische Erklärung des Higgs-Bosons als Pseudo-Nambu-Goldstone-Boson. Der grundlegende Mechanismus ähnelt dem der chiralen Symmetriebrechung in der niederenergetischen QCD. Vorhersagen für das Massenspektrum sind aufgrund der zugrunde liegenden starken Wechselwirkungen schwierig. In den letzten Jahren haben holografische Ansätze auf Basis von Gravitations-Eich-Dualitäten und dort insbesondere D3/D7-Brane-Systeme in diese Richtung große Fortschritte gemacht. Das erhaltene Massenspektrum der Mesonen zeigt eine gute Übereinstimmung mit experimentellen Daten. Darüber hinaus stimmen erste Versuche, diese Methoden für Vorhersagen für Massenverhältnisse von neuen Zuständen, die in Composite Higgs-Modellen vorhergesagt werden, qualitativ ebenfalls gut mit Gitterberechnungen überein. Darüber hinaus können in diesen Modell auch die Yukawakopplung des Top-Quarks als auch seine Mischungen mit den sogenannten Top-Partner berechnet werden. Die bisher erhaltenen Ergebnisse sind insofern unvollständig, als sie auf einer globalen U(1)-Symmetrie beruhen anstelle von nichtabelschen Gruppen, die sowohl für QCD- als auch für realistische Composite Higgs-Modelle benötigt werden. Ziel dieses Projektes ist es, diese Einschränkung zu überwinden. Auf diese Weise wollen wir zum einen zum Beispiel die beobachtete Massendifferenz zwischen den f0- und a0-Mesonenmassen erklären. Auf der anderen Seite streben wir verbesserte Vorhersagen für Massenverhältnisse in Composite Higgs-Modelle an, die schließlich als Input für Collider-Studien dienen können. Dazu werden wir sowohl an Top-Down-Modellen innerhalb von AdS/CFT als auch an der Bottom-Up Modellierung solcher Systeme arbeiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Nicholas Evans