QCD corrections for the direct detection of supersymmetric dark matter
Final Report Abstract
In diesem Projekt wurde eine vollständige QCD-Rechnung in nächstführender Ordnung (NLO) für die Streuung von supersymmetrischer dunkler Materie (Neutralinos) an Protonen und Neutronen in schweren Kernen (z.B. Xenon) im Rahmen des Minimalen Supersymmetrischen Standardmodells durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Rechnung wurden auf Skalar- und Axialvektoroperatoren der effektiven Feldtheorie abgebildet, die für die Vorhersage spinunabhängiger und -abhängiger Nachweisraten üblicherweise verwendet werden. Die Rechnungen sind für beliebige Zusammensetzungen von aus Neutralinos bestehender dunkler Materie, also Binos, Winos und Higgsinos, gültig. Sie erforderten die Entwicklung einer neuartigen Tensorreduktionsmethode für Schleifenintegrale bei verschwindenden Relativgeschwindigkeiten bzw. Gramdeterminanten. Numerisch sind die berechneten Korrekturen von vergleichbarer Größe wie die aktuellen kernphysikalischen Unsicherheiten. Herausgestellt wurde auch die Wechselbeziehung zwischen der ebenfalls mit NLO-Präzision berechneten Restdichte und der direkten Nachweisrate von supersymmetrischer dunkler Materie unter Verwendung des Programms dm@nlo. Insbesondere überraschte sowohl die hohe numerische Stabilität, zu der die neue Tensorreduktionsmethode bei der Berechnung von Schleifenintegralen führte, als auch die vorher nicht gesehene starke Korrelation von Restdichte und direkter Nachweisrate von dunkler Materie.
Publications
- “One-loop corrections to gaugino (co)annihilation into quarks in the MSSM,” Phys. Rev. D 89 (2014) no.11, 114012
B. Herrmann, M. Klasen, K. Kovarik, M. Meinecke and P. Steppeler
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevD.89.114012) - “Precision predictions for supersymmetric dark matter,” Proc. of 37th International Conference on High Energy Physics (ICHEP 2014)
J. Harz, B. Herrmann, M. Klasen, K. Kovarik, M. Meinecke and P. Steppeler
(See online at https://doi.org/10.1016/j.nuclphysbps.2015.09.036) - “Interplay of gaugino (co)annihilation processes in the context of a precise relic density calculation,” Proc. of 18th International Conference From the Planck Scale to the Electroweak Scale (Planck 2015), PoS PLANCK 2015 (2015) 126
J. Harz, B. Herrmann, M. Klasen, K. Kovarik and P. Steppeler
- “Precise Prediction of the Dark Matter Relic Density within the MSSM,” Proc. of 2015 European Physical Society Conference on High Energy Physics (EPS-HEP 2015), PoS EPS -HEP2015 (2015) 410
J. Harz, B. Herrmann, M. Klasen, K. Kovarik and P. Steppeler
- “Predicting the neutralino relic density in the MSSM more precisely,” Proc. of 38th International Conference on High Energy Physics (ICHEP 2016)
J. Harz, B. Herrmann, M. Klasen, K. Kovarik and P. Steppeler
- “SUSY-QCD corrections for direct detection of neutralino dark matter and correlations with relic density,” Phys. Rev. D 94 (2016) no.9, 095002
M. Klasen, K. Kovarik and P. Steppeler
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevD.94.095002) - “Theoretical uncertainty of the supersymmetric dark matter relic density from scheme and scale variations,” Phys. Rev. D 93 (2016) no.11, 114023
J. Harz, B. Herrmann, M. Klasen, K. Kovarik and P. Steppeler
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevD.93.114023)
