Untersuchungen der Flavour-Struktur von supersym. Modellen

Das wesentliche Ziel des vorliegenden Projektes ist die theoretische Analyse der Produktion supersymmetrischer Teilchen an zukünftigen Beschleunigern sowie die Bestimmung ihrer wichtigsten Parameter. Supersymmetrie erlaubt die derzeit am besten begründete Erweiterung des Standard Modells. Die Gründe dafür sind hauptsächlich theoretischer Natur: Mit Supersymmetrie lässt sich die Vereinheitlichung der starken, elektromagnetischen und schwachen Wechselwirkungen besser bewerkstelligen. Weiters stabilisiert Supersymmetrie die Masse der Higgs- Bosonen gegenüber Quanten-Korrekturen. Andere Phänomene, die derzeit noch nicht vollständig verstanden sind sind Flavour-Verletzung und CP-Verletzung. Im Zusammenhang mit diesen beiden Phänomenen lassen sich zwei bemerkenswerte Abweichen der Voraussagen des Standard-Modells von den experimentellen Daten feststellen. Zum einen ist die im Standard-Modell vorhandene CP-Verletzung zu gering, um die beobachtete Baryon- Asymmetrie des Universums verstehen zu können. In der supersymmetrischen Erweiterung des Standard-Modells hingegen können zusätzliche Quellen der CP-Verletzung eingeführt werden. Dies stellt einen weiteren Grund dar warum Supersymmetrie so attraktiv ist. Zum anderen haben jüngste experimentelle Resultate gezeigt, dass Neutrinos massive Teilchen sind, wogegen Neutrinos im Standard-Modell masselos sind. Diese Beobachtung hat sowohl aus theoretischer Sicht als auch aus experimenteller Sicht grosses Interesse hervorgerufen, da diese Phänomene auf eine unumgängliche Erweiterung des Standard-Modells hinweisen. Der Grund dafür ist, dass die Beiträge des Standard-Modells zu Prozessen mit Lepton-Flavour-Verletzung weit unterhalb der gegenwärtigen experimentellen Schranken liegen, weil diese Beiträge in höher Ordnung der Störungstheorie sind. In supersymmetrischen Prozessen dagegen können Effekte von Lepton-Flavour- Verletzung schon in niedrigster Ordnung auftreten. Das bedeutet, dass Phänomene der Lepton-Flavour-Verletzung an zukünftigen Beschleunigern beobachtet werden könnten. Die experimentelle Suche nach supersymmetrischen Teilchen hat daher einem hohen Stellenwert an allen bestehenden und zukünftigen Beschleunigern. Sollten supersymmetrische Teilchen entdeckt werden, so ist das nächste Ziel die Bestimmung ihrer wichtigsten Parameter wie Massen, Kopplungen etc. Unter anderem wird die Bestimmung der Flavour-verletzenden als auch der CP-verletzenden Parameter sehr wichtig sein. Viele theoretische Untersuchungen müssen im voraus durchgeführt werden, um die experimentelle Suche nach supersymmetrischen Teilchen sowie die Bestimmung ihrer Parameter zu ermöglichen. Im vorliegenden Projekt untersuchen wir, wie aus den zukünftigen experimentellen Daten die supersymmetrischen Parameter bestimmt werden können, insbesondere jene die für Flavour-Verletzung und CP-Verletzung verantwortlich sind. Wir werden dabei die Produktion supersymmetrischer Teilchen am `Large Hadron Collider` LHC am CERN und an einem zukünftigen Elektron-Positron-Linearbeschleuniger, wie dem Internationalen Linear Beschleuniger ILC, betrachten. Wir möchten noch hinzufügen, dass wir in den vergangenen Jahren die einzige österreichische Arbeitsgruppe waren, die auf diesem Gebiet gearbeitet und erfolgreich an den entsprechenden internationalen Workshops teilgenommen hat. Unsere Beiträge trugen wesentlich zur Klärung der Problematik bei, wie supersymmetrische Teilchen entdeckt werden können. In unserer Studie wollen wir unter anderem auch solche Probleme klären, welche während der jüngsten internationalen Workshops aufgeworfen wurden. Wir sind bestrebt die folgenden Ziele zu erreichen: 1) Beantwortung der Frage, welche die bestgeeigneten Observablen sind, um einen Effekt von Flavour-Verletzung und CP-Verletzung zu identifizieren und wie die dafür verantwortlichen Parameter gemessen werden können. 2) Analyse der Voraussagen verschiedener supersymmetrischer Modelle für Flavour-verletzende Observablen, insbesondere auch für Observablen in der B-Physik. 3) Studium der R-paritätsverletzenden Zerfälle.

Das wesentliche Ziel des vorliegenden Projektes ist die theoretische Analyse der Produktion supersymmetrischer Teilchen an zukünftigen Beschleunigern sowie die Bestimmung ihrer wichtigsten Parameter. Supersymmetrie erlaubt die derzeit am besten begründete Erweiterung des Standard Modells. Die Gründe dafür sind hauptsächlich theoretischer Natur: Mit Supersymmetrie lässt sich die Vereinheitlichung der starken, elektromagnetischen und schwachen Wechselwirkungen besser bewerkstelligen. Weiters stabilisiert Supersymmetrie die Masse der Higgs- Bosonen gegenüber Quanten-Korrekturen. Andere Phänomene, die derzeit noch nicht vollständig verstanden sind sind Flavour-Verletzung und CP-Verletzung. Im Zusammenhang mit diesen beiden Phänomenen lassen sich zwei bemerkenswerte Abweichen der Voraussagen des Standard-Modells von den experimentellen Daten feststellen. Zum einen ist die im Standard-Modell vorhandene CP-Verletzung zu gering, um die beobachtete Baryon- Asymmetrie des Universums verstehen zu können. In der supersymmetrischen Erweiterung des Standard-Modells hingegen können zusätzliche Quellen der CP-Verletzung eingeführt werden. Dies stellt einen weiteren Grund dar warum Supersymmetrie so attraktiv ist. Zum anderen haben jüngste experimentelle Resultate gezeigt, dass Neutrinos massive Teilchen sind, wogegen Neutrinos im Standard-Modell masselos sind. Diese Beobachtung hat sowohl aus theoretischer Sicht als auch aus experimenteller Sicht grosses Interesse hervorgerufen, da diese Phänomene auf eine unumgängliche Erweiterung des Standard-Modells hinweisen. Der Grund dafür ist, dass die Beiträge des Standard-Modells zu Prozessen mit Lepton-Flavour-Verletzung weit unterhalb der gegenwärtigen experimentellen Schranken liegen, weil diese Beiträge in höher Ordnung der Störungstheorie sind. In supersymmetrischen Prozessen dagegen können Effekte von Lepton-Flavour- Verletzung schon in niedrigster Ordnung auftreten. Das bedeutet, dass Phänomene der Lepton-Flavour-Verletzung an zukünftigen Beschleunigern beobachtet werden könnten. Die experimentelle Suche nach supersymmetrischen Teilchen hat daher einem hohen Stellenwert an allen bestehenden und zukünftigen Beschleunigern. Sollten supersymmetrische Teilchen entdeckt werden, so ist das nächste Ziel die Bestimmung ihrer wichtigsten Parameter wie Massen, Kopplungen etc. Unter anderem wird die Bestimmung der Flavour-verletzenden als auch der CP-verletzenden Parameter sehr wichtig sein. Viele theoretische Untersuchungen müssen im voraus durchgeführt werden, um die experimentelle Suche nach supersymmetrischen Teilchen sowie die Bestimmung ihrer Parameter zu ermöglichen. Im vorliegenden Projekt untersuchen wir, wie aus den zukünftigen experimentellen Daten die supersymmetrischen Parameter bestimmt werden können, insbesondere jene die für Flavour-Verletzung und CP-Verletzung verantwortlich sind. Wir werden dabei die Produktion supersymmetrischer Teilchen am `Large Hadron Collider` LHC am CERN und an einem zukünftigen Elektron-Positron-Linearbeschleuniger, wie dem Internationalen Linear Beschleuniger ILC, betrachten. Wir möchten noch hinzufügen, dass wir in den vergangenen Jahren die einzige österreichische Arbeitsgruppe waren, die auf diesem Gebiet gearbeitet und erfolgreich an den entsprechenden internationalen Workshops teilgenommen hat. Unsere Beiträge trugen wesentlich zur Klärung der Problematik bei, wie supersymmetrische Teilchen entdeckt werden können. In unserer Studie wollen wir unter anderem auch solche Probleme klären, welche während der jüngsten internationalen Workshops aufgeworfen wurden. Wir sind bestrebt die folgenden Ziele zu erreichen: 1. Beantwortung der Frage, welche die bestgeeigneten Observablen sind, um einen Effekt von Flavour- Verletzung und CP-Verletzung zu identifizieren und wie die dafür verantwortlichen Parameter gemessen werden können. 2. Analyse der Voraussagen verschiedener supersymmetrischer Modelle für Flavour-verletzende Observablen, insbesondere auch für Observablen in der B-Physik. 3. Studium der R-paritätsverletzenden Zerfälle.