Francesco Hautmann hoogleraar

Onderzoek Francesco Hautmann

Onderzoeksgroep

Ontwikkeling van de volgende generatie PDFs en exploratie van hun impact 01/10/2022 - 30/09/2027

Abstract

Een nauwkeurige en precieze kennis van PDFs is een belangrijke voorwaarde voor de interpretatie, alsook een cruciaal resultaat, van metingen bij hadron versnellers zoals de LHC. Huidige PDFs worden echter geconfronteerd met uitdagingen op verschillende fronten. Op experimenteel vlak draagt de grotere nauwkeurigheid van de metingen bij tot een toenemende spanning tussen datasets. Met het toenemende aantal, de complexiteit en de nauwkeurigheid van de metingen worden de uitdagingen op methodologisch vlak om schijnbare inconsistenties te begrijpen groter, wat het verder inperken van onzekerheden op de verkregen PDFs in de weg staat. De kleiner wordende experimentele fouten maken het tenslotte ook nodig om theoretische onzekerheden mee te nemen in de bepaling van de PDFs. Dergelijke uitdagingen zullen nog toenemen en kunnen, zonder toegewijde aanpak, een beperking vormen voor toekomstige analyses van LHC data. Het algemeen doel van mijn onderzoeksvoorstel is om deze uitdagingen aan te gaan en de volgende generatie van de toonaangevende MSHT PDFs te ontwikkelen: MSHT2025, met een ongeëvenaarde nauwkeurigheid en precisie. Ik zal ook de impact van deze PDFs bestuderen op een aantal essentiële experimentele metingen bij de LHC. Bovendien zal ik de toonaangevende collineaire PDFs combineren met het baanbrekende formalisme voor transverse-impuls afhankelijke PDFs dat ontwikkeld wordt aan de UAntwerpen, om zo, voor de eerste keer ooit, TMD PDFs te extraheren in een globale fit.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Een nieuwe kijk op het proton in drie dimensies. 01/11/2021 - 31/10/2024

Abstract

Een cruciaal vraagstuk in de moderne deeltjesfysica is de driedimensionale structuur van het proton. Deze bouwsteen van alle zichtbare materie is, volgens de algemeen aanvaarde theorie van de kwantumchromodynamica, opgebouwd uit elementaire quarks en gluonen: de zgn. partonen. Veel versnellerexperimenten worden afdoende beschreven m.b.v. een eenvoudige ééndimensionale aanpak, waarbij men aanneemt dat partonen in dezelfde richting bewegen als het proton waar ze deel van uitmaken. Deze beschrijving faalt echter wanneer experimenten gevoelig zijn aan de interne dynamica of spin correlaties van de partonen, en laat ook niet toe om de belangrijkste eigenschappen: afmeting, massa, spin, van het proton te verklaren. Om deze fundamentele vragen te beantwoorden is het dus onontbeerlijk om de volledige 3D structuur van het proton in kaart te brengen. Deze wordt verkregen uit experimentele data en gekwantificeerd in zgn. transversale impuls afhankelijke partondichtheden (TMDs). In dit project wil ik spinafhankelijke TMDs bestuderen, die vooralsnog onbekend zijn, maar essentieel zijn om de bovenstaande problemen op te lossen. Ik zal hiervoor gebruik maken van een nieuwe methode, ontwikkeld aan de UAntwerpen i.s.m. DESY: de 'Parton Branching' die zijn succes al heeft bewezen in de beschrijving van niet-gepolariseerde TMDs. Dit project is bijzonder actueel aangezien TMDs een drijfveer zijn achter nieuwe vooropgestelde experimenten, o.a. de recent goedgekeurde Electron-Ion Collider (EIC).

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Voorbij collineaire factorisatie: Het tijdperk van precisiemetingen met voorspellingen van Parton Branching TMDs. 01/10/2020 - 30/09/2024

Abstract

Precisiemetingen hebben een prominente positie bij de LHC alsook in fysica van toekomstige versnellers. Ze maken gebruik van nauwkeurige theoretische voorspellingen. De Parton Branching (PB) methode is een recente methode om dit te verkrijgen. Deze is gebaseerd op de transversale impulsafhankelijke (TMD) factorisatie en beoogt de toepasbaarheid op exclusieve observabelen in een breed kinematisch regime. Het basiselement voor berekeningen van de werkzame doorsnede zijn parton distributiefuncties (PDFs). In tegenstelling tot de veelgebruikte collineaire benadering verwaarloost PB de driedimensionale structuur van het proton niet: de TMD PDFs worden bepaald dankzij de exacte kinematische berekening. In dit projectoverzicht wordt een uitgebreid theorieprogramma voorgesteld om een verbinding tussen de PB en andere benaderingen tot stand te brengen en de PB-nauwkeurigheid van de naaste logaritmische benadering (NLL) naar de eerstvolgende (NNLL) te leiden. De mogelijkheid om lage x samen met kleine qthersommatie in één benadering te voegen met behulp van "TMD splitting functies" zal worden onderzocht. De uitkomst van het project zal een grote stap voorwaarts zijn voor TMD-factorisatie en hersommatie. De theoretische ontwikkelingen zullen resulteren in de nieuwe TMD fit-procedure binnen het xFitter-pakket, met integratie van Drell-Yan data. De nieuwe TMD PDFs zullen worden gebruikt om precieze voorspellingen te doen voor cruciale DY precisiemetingen bij Run III en High Lumi.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Kleurverstrengeling in QCD en TeV Jets in hadron botsingen. 01/01/2018 - 31/12/2021

Abstract

Dit onderzoeksvoorstel beoogt de studie van hoog-energetische deeltjes-jets die bijna rug-aan-rug geproduceerd worden in proton botsingen in Run II van de LHC. Onze aanpak erkent dat theoretische voorspellingen in dit nieuwe kinematische gebied gevoelig zijn aan hogere-orde kleur-correlatie effecten, niettegenstaande de hoge transversale impuls van de jets. We zullen geavanceerde QCD factorizatie en hersommatie technieken gebruiken om deze kleurverstrengeling theoretische te beschrijven en om relevante observabelen te onderzoeken die kunnen gemeten door het CMS experiment. Met fenomenologische en experimentele studies kijken we naar de balans in transversale impuls van de jets, de azimutale afstand tussen jets, en de azimutale correlatie tussen de leidende jet en de jet impulsbalans. Het resultaat van deze studies is een set van methodes met grote inpak op de beschrijving van correlaties in eindtoestanden met meerder jets, wat noodzakelijk is voor precisie-studies van het Standaardmodel en voor de zoektocht naar fysica voorbij het Standaardmodel, zowel bij de LHC als bij toekomstige experimenten bij hogere luminositeit.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject