Lead
Nach einer erfolgreichen Datennahme in den Jahren 2010-2012 wurde der CERN LHC vor kurzem bei höherer Kollisionsenergie in Betrieb genommen. Der zu erwartende Datensatz wird eine Vielzahl neuer teilchenphysikalischer Studien ermöglichen, beispielsweise die genaue Bestimmung von Teilchenmassen und Kopplungen, die Vermessung des neu entdeckten Higgs-Bosons sowie die Suche nach neuen Teilchen und Phänomenen bei höchsten Energieskalen und Sensitivitäten. Die Interpretation dieser Daten erfordert eine enge Zusammenarbeit von Gruppen der theoretischen und experimentellen Teilchenphysik, welche in diesem Sinergia-Konsortium realisiert wird.

Lay summary

Die Zusammenarbeit zwischen Theorie und Experiment umfasst weite Bereiche der LHC-Physik. Die Simulation von Teilchenkollisionen ist ein zentraler Teil der experimentellen Kalibration und Datenanlyse, und Simulationsprogramme werden anhand neuer theoretischer Erkenntnisse kontinuierlich verbessert. Präzisionsmessungen von Teilchenmassen und Kopplungen erfordern hochgenaue theoretische Vorhersagen, um die gemessenen Daten zu den Theorie-Parametern in Beziehung zu bringen. Studien des Higgs-Bosons und die Suche nach neuen Elementarteilchen basieren auf einer Trennung von Signal und Untergrundprozessen, welche beide präzise vorhergesagt werden müssen. In diesem Sinergia-Konsortium arbeiten theoretische und experimentelle Gruppen eng zusammen, um die CERN LHC Daten optimal für teilchenphysikalische Studien und Messungen aufzubereiten.

Die Arbeit konzentriert sich insbesondere auf drei Arten von Messungen: (1) Die Produktion eines Higgs-Bosons zusammen mit einem Top-Quark-Paar, insbesondere in Hinblick auf eine Messung der Top-Quark Yukawa Kopplung und zum Verständnis der Quarkmassen. (2) Das Studium fundamentaler Streuprozesse für Präzisionsstudien der Teilchenphysik, und zur Optimierung von Strategien zur Datenauswahl und Analyse. (3) Das Studium neuer Effekte in Verbindung mit dem Higgs-Boson, insbesondere in Zusammenhang mit der Flavor-Struktur der Teilchenphysik.

In jedem dieser Themenbereiche planen wir substantielle Verbesserungen der theoretischen Vorhersagen, jeweils in unmittelbarem Zusammenhang mit den experimentellen Messungen.