Robert Franken

• In this thesis we examine the vector boson scattering (VBS) process \(\mathrm p \mathrm p \to \mathrm e^+ \nu_\mathrm e\mu^-\bar\nu_\mu\mathrm j\mathrm j +X\) (short: \(\mathrm W^+\mathrm W^-\) scattering) at NLO accuracy in two experimental setups by performing a Monte Carlo analysis of a \(13\,\mathrm{TeV}\) LHC run. \(\mathrm W^+\mathrm W^-\) scattering shows similarities and differences compared to the scattering of other vector bosons. We present a detailed description of the types of appearing subprocesses and background processes. WeIn this thesis we examine the vector boson scattering (VBS) process \(\mathrm p \mathrm p \to \mathrm e^+ \nu_\mathrm e\mu^-\bar\nu_\mu\mathrm j\mathrm j +X\) (short: \(\mathrm W^+\mathrm W^-\) scattering) at NLO accuracy in two experimental setups by performing a Monte Carlo analysis of a \(13\,\mathrm{TeV}\) LHC run. \(\mathrm W^+\mathrm W^-\) scattering shows similarities and differences compared to the scattering of other vector bosons. We present a detailed description of the types of appearing subprocesses and background processes. We give insight into our code which solves the problems we are faced within \(\mathrm W^+\mathrm W^-\) scattering. This is especially the presence of the Higgs-boson resonance in the fiducial phase-space region. Particular attention is dedicated to the permutation of resonances. The integrated signal cross section at LO \(\mathcal O(\alpha^6)\) amounts to \(2.6988(3)\,\mathrm{fb}\) and \(1.5322(2)\,\mathrm{fb}\), respectively, in the two experimental setups. The LO QCD-induced background of \(\mathcal O(\alpha_\mathrm s^2\alpha^4)\) amounts to \(6.9115(9)\,\mathrm{fb}\) and \(1.6923(3)\,\mathrm{fb}\). The EW corrections to the signal are \(-11.4\%\) and \(-6.7\%\), the QCD corrections amount to \(-5.2\%\) and \(-23.0\%\). The EW corrections to the background are \(-8.3\%\) and \(-5.3\%\), the QCD corrections amount to \(-30.3\%\) and \(-77.6\%\). Our results for the QCD corrections and the QCD-induced background include a large uncertainty from varying the renormalisation and factorisation scale, and we discuss improvements for future calculations. We show the differential cross sections with unique features of \(\mathrm W^+\mathrm W^-\) scattering compared to other VBS processes and investigate in particular the subprocess of Higgs-boson production by using a modified version of our setups.…
• In dieser Arbeit untersuchen wir den Vektorboson-Streuprozess (VBS-Prozess) \(\mathrm p\mathrm p \to \mathrm e^+\nu_\mathrm e\mu^-\bar\nu_\mu\mathrm j\mathrm j + X\) (kurz: \(\mathrm W^+\mathrm W^-\)-Streuung) auf nächstführender Ordnung in zwei Versuchsanordnungen, indem wir eine Monte-Carlo-Analyse des LHC-Betriebs bei \(13\,\mathrm{TeV}\) durchführen. \(\mathrm W^+\mathrm W^-\)-Streuung zeigt Gemeinsamkeiten mit der und Unterschiede zur Streuung anderer Vektorbosonen. Wir stellen eine detaillierte Beschreibung der Arten auftauchenderIn dieser Arbeit untersuchen wir den Vektorboson-Streuprozess (VBS-Prozess) \(\mathrm p\mathrm p \to \mathrm e^+\nu_\mathrm e\mu^-\bar\nu_\mu\mathrm j\mathrm j + X\) (kurz: \(\mathrm W^+\mathrm W^-\)-Streuung) auf nächstführender Ordnung in zwei Versuchsanordnungen, indem wir eine Monte-Carlo-Analyse des LHC-Betriebs bei \(13\,\mathrm{TeV}\) durchführen. \(\mathrm W^+\mathrm W^-\)-Streuung zeigt Gemeinsamkeiten mit der und Unterschiede zur Streuung anderer Vektorbosonen. Wir stellen eine detaillierte Beschreibung der Arten auftauchender Subprozesse und Hintergrundprozesse vor und geben Einsicht in unseren Code, der die Probleme löst, vor die wir im Rahmen der \(\mathrm W^+\mathrm W^-\)-Streuung gestellt wurden. Dies ist insbesondere die Präsenz der Higgs-Boson-Resonanz im Bezugsphasenraum. Besonderes Augenmerk wird auf die Permutation der Resonanzen gelegt. Wir präsentieren den integrierten Wirkungsquerschnitt. Der integrierte Wirkungsquerschnitt des Signals beträgt \(2{,}6988(3)\,\mathrm{fb}\) beziehungsweise \(1{,}5322(2)\,\mathrm{fb}\) auf führender Ordnung \(\mathcal O(\alpha^6)\) in den beiden experimentellen Setups. Der QCD-Hintergrund auf führender Ordnung \(\mathcal O(\alpha_\mathrm s^2\alpha^4)\) beträgt \(6{,}9115(9)\,\mathrm{fb}\) bzw. \(1{,}6923(3)\,\mathrm{fb}\). Die elektroschwachen Korrekturen zum Signal belaufen sich auf \(-11{,}4\%\) bzw. \(-6{,}7\%\), die QCD-Korrekturen auf \(-5{,}2\%\) bzw. \(-23{,}0\%\). Die elektroschwachen Korrekturen zum Hintergrund sind \(-8{,}3\%\) bzw. \(-5{,}3\%\), die QCD-Korrekturen \(-30{,}3\%\) bzw. \(-77{,}6\%\). Unsere Ergebnisse für die QCD-Korrekturen und den QCD-induzierten Hintergrund enthalten eine große Unsicherheit durch die Variation der Renormierungs- und Faktorisierungsskala und wir diskutieren Verbesserungen für zukünftige Rechnungen. Wir zeigen die differentiellen Wirkungsquerschnitte mit Eigenheiten von \(\mathrm W^+\mathrm W^-\)-Streuung verglichen mit anderen VBS-Prozessen und betrachten insbesondere den Subprozess der Higgs-Boson-Produktion, indem wir eine modifizierte Version unserer Versuchsanordnungen verwenden.…