Precision Calculations of B-Meson Decays as a Test of the Standard Model
Final Report Abstract
Während meines Aufenthalts habe ich mehrere Projekte zu Präzisionsvorhersagen im Bereich der Flavour-Physik bearbeitet und mich in Soft Collinear Theory (SCET) im Rahmen von LHC Jet-Physik eingearbeitet, zum Großteil in Zusammenarbeit mit verschiedenen Wissenschaftlern. In den Projekten wurden Aspekte in Baumgraphenprozessen zu semileptonischen b → c(u)lvl Zerfällen untersucht. Hier stellt sich heraus, dass es trotz der bereits sehr hohen Präzision sowohl in Experiment als auch Theorie und der verfügbaren Statistik noch ungeklärte Fragen gibt. In einer publizierten Arbeit haben wir gezeigt, dass ein semileptonischer Zerfall eines B-Mesons in ein angeregtes D-Meson - der Zerfall ist bisher experimentell nicht nachgewiesen - einige der Abweichungen sowohl zwischen den experimentellen Messungen als auch zwischen den theoretischen Vorhersagen und den experimentellen Daten erklären kann. Dies hat unmittelbare Konsequenzen für eine mögliche Untersuchung von den Flavour-Physik-Experimenten zur Überprüfung dieser Vermutung. Des weiteren weist dieser Ansatz auf die Aussicht der theoretischen Berechnung von Formfaktoren in angeregte Endzustandsteilchen hin, die wir zur Abschätzung der Realisierung nur näherungsweise bestimmt haben. Dies eröffnet Möglichkeiten für Projekte über derartige Formfaktoren. In einer weiteren, bisher nicht publizierten Arbeit haben wir die Beimischung von rechtshändigen Strömen zu den linkshändigen Strömen des Standardmodells untersucht. Eine vorgeschlagene Observable verbessert die derzeit aktuellen Grenzwerte auf die mögliche Physik jenseits des Standardmodells. In diesem Projekt haben wir eine Möglichkeit aufgezeigt, wie mehrere Methoden zur Bestimmung nicht-perturbativer Formfaktoren zusammen an eine vorgegebene Funktionsform angepasst werden können, und insbesondere die Bedeutung der Kenntnis von Fehlerkorrelationen demonstriert. Dies hat einen wichtigen Einfluss auf die zukünftige Art der Berechnungen und Angaben der Formfaktoren. Im Bereich von Meson-Oszillation haben wir eine Methode vorgestellt, um die grundsätzliche Konsistenz von experimentellen Daten und theoretischen Eingabewerten unabhängig vom Standardmodell zu testen. Insbesondere für zukünftige präzisere Bestimmung kann dies eine Verbesserung in der Einschränkung einiger Parameterbereiche bedeuten. Die Anwendung auf das Bg,d-System hat gezeigt, dass die Meßergebnisse des DØ-Experimentes der Dimuon-Asymmetrie nicht nur in Konflikt mit dem Standardmodell, sondern auch mit Konsistenzbedingungen der Theorie stehen. Zur Erlernung von Soft Collinear Effective Theory habe ich mich in LHC-Jet-Physik und elektroschwache Korrekturen eingearbeitet. Diese effektive Theorie kann sowohl in diesem Bereich, als auch in der Flavour-Physik angewendet werden. Ein Projekt zur Resummierung der elektroschwachen Sudakov-Logarithmen für Top-Antitop Paar-Produktion ist zur Zeit noch in Bearbeitung. Es zeigen sich hier einige interessante Eigenschaften in der generellen Struktur der Theorie. Da zum einen nicht jegliche reelle elektroschwache Abstrahlung im Endzustand durch Schnitte unterbunden werden kann, andererseits aber auch einige der Abstrahlungen nicht von dem Top-Jet zu unterscheiden sind, bleiben unweigerlich Sudakov-Logarithmen übrig. Wir leiten ihre formale Herkunft ab, und untersuchen den Effekt numerisch in den Observablen. Insgesamt habe ich sehr viele neue Aspekte kennen lernen und mein Wissen sowie Fähigkeiten erheblich erweitern können, und ich betrachte dieses Forschungsstipendium als sehr großen Erfolg.
