versteckte Täler durchqueren

Es ist bekannt, dass Atome aus Protonen und Neutronen bestehen. Protonen und Neutronen selbst wiederum bestehen aus Quarks, den Elementarteilchen im Standardmodell. Was wäre, wenn es in Erweiterungen des Standardmodells ähnliche dunkle Quarks gäbe? Werden wir die dazugehörigen dunklen Protonen und dunklen Neutronen finden können? Unser Projekt wird diese Fragen beantworten und neue Beschleuniger- Signaturen für Erweiterungen des Standardmodells entwickeln, die solche dunklen Protonen und Neutronen enthalten. Entsprechende Szenarien werden als Hidden-Valley-Modelle bezeichnet und können, zum Beispiel, die Dunkle Materie im Universum beschreiben. In Teilchenbeschleunigern zeigen sich die Hidden-Valley-Szenarien durch spektakuläre Signaturen. Sie führen insbesondere zu neuartigen Jets, bei denen es sich um eine gebündelte Emission von Teilchen handelt. Nach solchen, modifizierten Jets wurde bisher noch nicht gesucht. Hier ist es wichtig, dass eine detaillierte theoretische Analyse erforderlich ist, um die Eigenschaften der modifizierten Jets korrekt vorherzusagen. Neben der Beschreibung der theoretischen Szenarien ist es auch wichtig, die entsprechenden Software-Werkzeuge zu erarbeiten. Diese Werkzeuge übersetzen die theoretische Analyse in numerische Vorhersagen, die von den Experimentatoren verwendet werden. Es gibt nur vorläufige Versionen solcher Werkzeuge und eine kritische Analyse ihrer Gültigkeit und Anwendbarkeit ist erforderlich. Wir werden Hidden-Valley-Szenarien im Detail untersuchen, die entsprechenden Software-Werkzeuge entwickeln, um ihre Signaturen an Beschleunigern vorhersagen, und damit zukünftige experimentelle Suchen vorzuschlagen und zu leiten. Wir werden hierbei sogenannte SU(N)-Theorien betrachten, die eine mögliche Realisierung von Hidden-Valley-Szenarien darstellen. Wir werden eine tiefgreifende analytische Behandlung durchführen, um den kompletten Raum an Theorien zu verstehen. Mithilfe dieses Verständnisses werden wir die Eigenschaften von Jets aufdecken, welche alle erwarteten, exotischen Modifikationen beinhalten. Anschließend werden wir die numerischen Werkzeuge einrichten, um dieses Verständnis in detaillierte Vorhersagen für Experimentatoren umzusetzen. Darüber hinaus werden wir neue Suchverfahren entwickeln, um entsprechend modifizierte Jets an Beschleunigern zu finden. Die oben beschrieben Analyse wird die erste dieser Art sein indem sie detailliertes theoretisches Verständnis mit experimentellen Analysen kombiniert. Unser Projekt wird zu einem entscheidenden Fortschritt in der Analyse von Hidden Valley-Szenarien führen.