Teilprojekt C3: Top-Quark-Physik nahe der Paarproduktionsschwelle

Leitung:
Prof. Dr. Martin Beneke, Institut für Theoretische Teilchenphysik und Kosmologie, RWTH Aachen
Prof. Dr. Matthias Steinhauser, Institut für Theoretische Teilchenphysik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Die Untersuchung von Eigenschaften des Top-Quarks durch Paarproduktion nahe der Schwelle ist ein wichtiger Bestandteil des Physikprogramms eines hochenergetischen e+ e- Beschleunigers. Die mit diesem Instrument erreichbare Präzision erfordert aufwändige theoretische Rechnungen mit vergleichbarer Genauigkeit.

Die Paarproduktion von Top-Quarks nahe der Schwelle liefert eine konkurrenzlos genaue Methode zur Bestimmung der Masse des Top-Quarks. Diese geht wiederum in Präzisionsobservablen der elektroschwachen Theorie ein, und trägt auf diese Weise zur Einschränkung von möglichen Erweiterungen des Standardmodells bei. Neben der Bestimmung der Top-Quark-Masse können in der Paarproduktion die Kopplungen des Top-Quarks direkt untersucht werden, wobei insbesondere die Bestimmung der Yukawa-Kopplung durch einen Higgsaustauschbeitrag von Interesse ist. Voraussetzung hierfür ist, dass die grundlegenden Produktionscharakteristiken, die durch die starke Wechselwirkung dominiert werden, theoretisch präzise berechnet werden können.

Diesen Anforderungen und Zielsetzungen entsprechend befasst sich das vorliegende Projekt mit den folgenden zwei Schwerpunkten:

  1. Berechnung der Korrekturen der starken Wechselwirkung zum t \bar t Wirkungsquerschnitt, zur Impulsverteilung und zu Produktionsasymmetrien mit hinreichender Genauigkeit.
  2. Untersuchungen von elektroschwachen Effekten, der Yukawa-Kopplung und anomalen Kopplungen des Topquarks.

Die Berechnung von QCD-Korrekturen bis zur dritten Ordnung in der starken Kopplung erfolgt durch Anwendung der nicht-relativistischen effektiven Feldtheorie der starken Wechselwirkung im perturbativen Bereich. Diese Rechnungen wurden in der ersten Phase des Projekts im wesentlichen, d.h. bis auf Dreischleifenkorrekturen zu den Anpassungskoeffizienten, abgeschlossen. In der laufenden Förderperiode konzentriert sich das Projekt auf:

Die Verknüpfung von elektroschwachen und starken Korrekturen soll für den Wirkungsquerschnitt und differentielle Verteilungen geklärt werden.


Letzte Änderung: 16. juni 2010