Inhaltszusammenfassung:
In der Hochenergiephysik ist die Vektorboson-Streuung (VBS) eine Klasse sel-
tener Prozesse, die zum ersten Mal am Large Hadron Collider (LHC) experimentell
zugänglich ist. VBS-Prozesse sind von besonderem Interesse, da sie die Untersu-
chung der quartischen (und kubischen) Eichkopplungen sowie der Kopplung zwi-
schen Vektorbosonen und dem Higgs-Boson ermöglichen. Der Zusammenhang zwi-
schen diesen Kopplungen ist entscheidend für die Erhaltung der Unitarität im Stan-
dardmodell und Abweichungen von den von dieser Theorie vorhergesagten Kopp-
lungswerten könnten auf neue Physik deuten.
Wenn am LHC Vektorbosonen streuen werden zusätzlich zwei sogennante tag-
ging Jets produziert. Diese Nebenprodukte der Bosonstreuung besitzen charakteris-
tische kinematische Eigenschaften, die es ermöglichen, VBS-Ereignisse von Ereig-
nissen von Hintergrundprozessen, die viel wahrscheinlicher sind, zu unterscheiden.
Dabei werden Ereignisse aussortiert, bei denen sich die härtesten Jets nicht wie
typische tagging Jets verhalten.
In der Ära der Präzisionsphysik sind genaue theoretische Vorhersagen essen-
ziell. Um eine höhere Genauigkeit zu erreichen werden Berechnungen in höheren
Ordnungen der Störungstheorie durchgeführt. Mit dieser genaueren Beschreibung
geht für VBS-Prozesse eine höhere Anzahl von zusätzlichen Jets im Endzustand
einher. Um Methoden zur Unterdrückung von Hintergrundprozessen auch bei ei-
ner höheren Jetmultiplizität anwenden zu können, ist eine genaue Modellierung der
zusätzlichen, nicht-tagging Jets wichtig.
In dieser Arbeit wird eine Berechnung der Streuung zweier W + -Bosonen in
nächstführender Ordnung (NLO) der Quantenchromodynamik präsentiert, unter
Anwendung der sogenannten VBS-Näherung. Unsere Berechnung beschreibt bis zu
vier Endzustandsjets, wobei einer der nicht-taggigng Jets auf NLO Genauigkeit be-
schrieben wird. In früheren Untersuchungen wurden bis zu drei Jets berücksichtigt
und der einzige nicht-tagging Jet wurde lediglich in führender Ordnung modelliert.
Somit stellt unsere Berechnung einen wichtigen Schritt hin zur genaueren Beschrei-
bung von nicht-tagging Jets dar.
Die numerische Implementierung der Berechnung war der zentrale Bestand-
teil des Promotionsprojektes. Diese geschah im Rahmen des Computerprogramms
POWHEG BOX RES, welcher eine Verknüpfung zwischen der NLO-Rechnung und ei-
nem sogenannten Parton-Shower-Programm ermöglicht. Letzteres ist ein wichtiger
Bestandteil einer realistischen Modellierung von Ereignissen am Collider.
Mit der entwickelten Implementierung wurden integrierte und differenzielle Wir-
kungsquerschnitte berechnet. Die Effekte der NLO-Korrekturen und des Parton-
Shower-Programms wurden mit besonderem Fokus auf Jetobservablen diskutiert.
Zudem wurden die Auswirkungen verschiedener Einstellungen des Parton-Shower-
Programms auf Jetobservablen verglichen, die für VBS-Prozesse bekanntlich re-
levant sind. Unsere Ergebnisse zeigen, dass NLO- und Parton-Shower-Effekte für
die tagging Jets eher gering sind. Für nicht-tagging Jets und insbesondere für
den Jet mit kleinstem Transversalimpuls hingegen sind Parton-Shower-Effekte jen-
seits der Unsicherheit zu erkennen. Erwartungen aus der Literatur zur optimalen
Wahl des Mechanismus für Rückstoßverteilung im Parton-Shower-Programm wer-
den bestätigt.
vector-boson scattering