higgs Boson Phenomenology
Final Report Abstract
Die Physik der Elementarteilchen wird durch eine sehr kompakte mathematische Theorie beschrieben. Allerdings müssen für die Konsistenz dieser Theorie auf Quantenniveau a priori alle Teilchen als masselos angenommen werden. Dieses Dilemma wird durch sogenannte „Spontane Symmetriebrechung" gelöst, deren minimale Realisierung ein bisher unentdecktes physikalisches Teilchen vorhersagt, das sogenannte Higgs-Boson. Die erwarteten Effekte, die dieses Higgs-Boson bei zukünftigen Beschleunigern verursachen wird, lassen sich berechnen. Solche Rechnungen sind sogar zwingend erforderlich, um durch Vergleich mit dem Experiment die Physik dieses Teilchens genau zu verstehen. In der minimalen Realisierung, d.h. im Standardmodell mit einem einzigen Higgs-Boson, sind die wichtigsten Effekte in der Tat schon sehr gut bekannt. Allerdings leidet das minimale Modell an einigen Schwächen. Viele davon werden in einer sogenannten supersymmetrischen Erweiterung des Modells gelöst. Das Projekt Phänomenologie von Higgsbosonen hat sich vorwiegend mit Higgs-Effekten in diesem erweiterten Modell beschäftigt. Dabei standen höhere Ordnungen bei den üblichen Näherungsrechnungen im Vordergrund, ein Gebiet, auf dem es bis dato nur wenig Erfahrung gab. Es treten hier im Gegensatz zu Rechnungen im Standardmodell einige Neuerungen auf, und zwar sowohl rein technischer als auch konzeptioneller Art. So wurde im Verlauf des Projektes die Methode zur Parametrisierung von Divergenzen genau studiert. Die Umrechnung von Größen des Standardmodells in solche des supersymmetrischen Modells wurde zum ersten mal systematisch untersucht und in voller Allgemeinheit bis zur dritten Ordnung in der Störungstheorie angegeben. Wir haben diese Methoden dann einerseits auf Higgs-Produktion in supersymmetrischen Modellen angewendet. Dabei konnte gezeigt werden, dass in die Literatur fehlerhafte Resultate vorliegen, die sogar häufig in Analysen Eingang gefunden haben. Unsere Ergebnisse werden momentan von anderen Gruppen verifiziert. Andererseits haben wir unsere Technologie auf die Extrapolation der starken Kopplungskonstanten von niedrigen zu sehr hohen Energien angewandt. Auch hier ergibt sich ein Unterschied zur bisherigen Literatur von mehreren Prozent, was teilweise auf die erhöhte Präzision unserer Rechnungen, teilweise aber auch auf die korrekte konzeptionelle Vorgehensweise zurückzuführen ist. Wir hoffen, dass wir mit unseren Arbeiten die Grundlage für Präzisionsphysik in Supersymmetrie und evtl. auch anderen Erweiterungen des Standardmodells gefestigt haben.
Publications
- Supersymmetric Higgs production in gluon fusion at next-to-leading order. JHEP 0409 (2004) 066
R.V. Harlander and M. Steinhauser
- Higgs production and decay: Analytic results at next-to-leading order QCD. JHEP 0512 (2005) 015
R. Harlander and P. Kant
- Two-loop matching coefficients for the strong coupling in the MSSM. Phys. Rev. D 72 (2005) 095009
R. Harlander, L. Mihaila, M. Steinhauser
- Dimensional reduction applied to QCD at three loops. JHEP 09 (2006) 053
R. Harlander, P. Kant, L. Mihaila, M. Steinhauser
- Fourloop beta function and mass anomalous dimension in Dimensional Reduction. JHEP 0612 (2006) 024
R.V. Harlander, D.R.T. Jones, P. Kant, L. Mihaila, M. Steinhauser
- Precise predictions for the Higgs-boson decay H -> WW/ZZ -> 4 leptons. Phys. Rev. D 74 (2006) 013004
A. Biedenstein, A. Denner, S. Dittmaier, M.M. Weber
- Pseudo-scalar Higgs production at next-toleading order SUSY-QCD. JHEP 0603 (2006) 050
R.V. Harlander and F. Hofmann
- Radiative corrections to the semileptonic and hadronic Higgs-boson decays H —> WW/ZZ —> 4 fermions. JHEP 0702 (2007) 080
A. Bredenstein, A. Denner, S. Dittmaier, M.M. Weber
- Running of α8 and mb in the MSSM. Phys. Rev. D 76 (2007) 055002
R.V. Harlander, L. Mihaila, M. Steinhauser
