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A Glance into the Future of Particle Physics with Effective Field Theories.

紀錄類型:	書目-電子資源 : Monograph/item
正題名/作者:	A Glance into the Future of Particle Physics with Effective Field Theories./
作者:	Rossia, Alejo Nahuel.
出版者:	Ann Arbor : ProQuest Dissertations & Theses, : 2021,
面頁冊數:	194 p.
附註:	Source: Dissertations Abstracts International, Volume: 83-07, Section: B.
Contained By:	Dissertations Abstracts International83-07B.
標題:	Quantum field theory. -
電子資源:	http://pqdd.sinica.edu.tw/twdaoapp/servlet/advanced?query=28926134
ISBN:	9798762119801

A Glance into the Future of Particle Physics with Effective Field Theories.
Rossia, Alejo Nahuel.

A Glance into the Future of Particle Physics with Effective Field Theories. - Ann Arbor : ProQuest Dissertations & Theses, 2021 - 194 p.

Source: Dissertations Abstracts International, Volume: 83-07, Section: B.

Thesis (Ph.D.)--Humboldt Universitaet zu Berlin (Germany), 2021.

This item must not be sold to any third party vendors.

The experimental results obtained at the LHC mostly agree with the predictions made by the Standard Model of particle physics (SM). However, the need for Beyond the Standard Model (BSM) physics remains solid. But there is no clear path towards a successor for the SM. Hence, we must prepare the tools needed to explore the frontiers of physics thoroughly. In this work, we study one of the main theoretical tools that can be used for such an exploration, Efective Field Theories (EFTs). We show how to use them, study some of their formal aspects and explore the construction of an improved framework.We use the Standard Model Efective Field Theory (SMEFT) to assess the discovery potential of a future experimental tool, the hadron collider FCC-hh. We study the V h production process, with V = W, Z. We consider the channels where the Higgs boson decays to a photon pair and the gauge bosons decay leptonically, which will become available only at the high energies achieved by FCC-hh. The sensitivity of these channels to BSM efects is improved via the measurement of doubly-diferential cross-sections. We obtain projected bounds on SMEFT dimension-6 Wilson Coefcients (WCs) and compare them with projections for other future colliders and other processes at FCC-hh. We also interpret our results in terms of anomalous Triple Gauge Couplings and simple UV models.The absence of gauge anomalies is required to preserve the consistency of a Quantum Field Theory. If parameters, such as the WCs in an EFT, generated gauge anomalies for certain values, they would be afected by theoretical constraints. We prove that SMEFT at dimension 6 is free from gauge anomalies coming from triangle diagrams for any value of its WCs. We checked this via the innovative use of bosonic EFT techniques.The bosonic EFT techniques are also used to analyse the relationship in axion EFTs between mixed global-gauge anomalies and axion couplings to vector bosons. They turn out to be unrelated when heavy chiral fermions are integrated out. This fact links axion EFTs to chiral extensions of the SM. For non-abelian gauge bosons, we fnd IR sum rules whose violation indicate the presence of chiral felds in the UV. We show a minimal phenomenologically relevant extension of the SM with an axion and chiral heavy fermions as an example and evaluate its main constraints.Finally, we explore how revisiting old formalisms can lead to new insights. We introduce the massless helicity spinor and massless scattering amplitudes formalisms and show how they facilitate the computation of the V h production process helicity amplitudes. Then, we present the extension of that formalism to the massive case and discuss how it constitutes an alternative to EFTs as a parametrisation of BSM efects. We study the V V h and V V hh amplitudes, of which we compute the high-energy limit including diferent BSM contributions.

ISBN: 9798762119801Subjects--Topical Terms:

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Quantum field theory.

A Glance into the Future of Particle Physics with Effective Field Theories.
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500 $a Source: Dissertations Abstracts International, Volume: 83-07, Section: B.
500 $a Advisor: Grojean, Christophe;Patella, Agostino;Vryonidou, Eleni.
502 $a Thesis (Ph.D.)--Humboldt Universitaet zu Berlin (Germany), 2021.
506 $a This item must not be sold to any third party vendors.
520 $a The experimental results obtained at the LHC mostly agree with the predictions made by the Standard Model of particle physics (SM). However, the need for Beyond the Standard Model (BSM) physics remains solid. But there is no clear path towards a successor for the SM. Hence, we must prepare the tools needed to explore the frontiers of physics thoroughly. In this work, we study one of the main theoretical tools that can be used for such an exploration, Efective Field Theories (EFTs). We show how to use them, study some of their formal aspects and explore the construction of an improved framework.We use the Standard Model Efective Field Theory (SMEFT) to assess the discovery potential of a future experimental tool, the hadron collider FCC-hh. We study the V h production process, with V = W, Z. We consider the channels where the Higgs boson decays to a photon pair and the gauge bosons decay leptonically, which will become available only at the high energies achieved by FCC-hh. The sensitivity of these channels to BSM efects is improved via the measurement of doubly-diferential cross-sections. We obtain projected bounds on SMEFT dimension-6 Wilson Coefcients (WCs) and compare them with projections for other future colliders and other processes at FCC-hh. We also interpret our results in terms of anomalous Triple Gauge Couplings and simple UV models.The absence of gauge anomalies is required to preserve the consistency of a Quantum Field Theory. If parameters, such as the WCs in an EFT, generated gauge anomalies for certain values, they would be afected by theoretical constraints. We prove that SMEFT at dimension 6 is free from gauge anomalies coming from triangle diagrams for any value of its WCs. We checked this via the innovative use of bosonic EFT techniques.The bosonic EFT techniques are also used to analyse the relationship in axion EFTs between mixed global-gauge anomalies and axion couplings to vector bosons. They turn out to be unrelated when heavy chiral fermions are integrated out. This fact links axion EFTs to chiral extensions of the SM. For non-abelian gauge bosons, we fnd IR sum rules whose violation indicate the presence of chiral felds in the UV. We show a minimal phenomenologically relevant extension of the SM with an axion and chiral heavy fermions as an example and evaluate its main constraints.Finally, we explore how revisiting old formalisms can lead to new insights. We introduce the massless helicity spinor and massless scattering amplitudes formalisms and show how they facilitate the computation of the V h production process helicity amplitudes. Then, we present the extension of that formalism to the massive case and discuss how it constitutes an alternative to EFTs as a parametrisation of BSM efects. We study the V V h and V V hh amplitudes, of which we compute the high-energy limit including diferent BSM contributions.
520 $a Die am LHC gewonnen experimentellen Ergebnisse stimmen uberwiegend mit den Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik (SM) uberein. Dennoch bleibt die Notwendigkeit von Physik jenseits des Standardmodells (BSM) bestehen. Es ist allerdings kein klarer Weg zu einem Nachfolger des Standardmodells bekannt. Daher muss das Werkzeug bereitet werden, das notig ist, um die Grenzen der Physik grundlich zu erkunden.In dieser Arbeit wird eines der zentralsten theoretischen Werkzeuge studiert, das fur diese Untersuchung benutzt werden kann, die Efektiven Feldtheorien (EFTs). Es wird gezeigt, wie sie zu benutzen sind, einige ihrer formalen Aspekte werden studiert und die Konstruktion eines verbesserten Frameworks wird untersucht. In dieser Arbeit wird die Standard Model Efective Field Theory (SMEFT) verwendet, um das Entdeckungspotential eines zukunftigen experimentellen Werkzeugs, des Hadronenbeschleunigers FCC-hh, zu beurteilen. Hierfur wird der V h Produktionsprozess mit V = W, Z untersucht. Es werden die Kanale, in denen das Higgs Boson zu einem Photon-Paar und die Eichbosonen leptonisch zerfallen, betrachtet. Diese werden nur durch die hohen Energien, die vom FCChh erreicht werden, zuganglich. Die Sensitivitat dieser Kanale fur BSM-Efekte wird durch die Messung von doppelt diferenziellen Wirkungsquerschnitten moglich. Es werden projizierte Schranken auf SMEFT Wilson-Koefzienten (WCs) der Massendimension 6 berechnet und diese werden mit Projektionen fur andere zukunftige Beschleuniger und andere Prozesse am FCC-hh verglichen. Die Ergebnisse werden auch im Kontext der Triple Gauge Couplings und einfacher UV-Modelle interpretiert.Die Abwesenheit von Eich-Anomalien ist notig, um die Konsistenz einer Quantenfeldtheorie zu bewahren. Wenn Parameter, wie z.B. die WCs einer EFT, fur bestimmte Werte EichAnomalien generieren wurden, wurden fur sie theoretische Einschrankungen gelten. Es wird gezeigt, dass die SMEFT bis zur Massendimension 6 fur beliebige Werte seiner WCs frei von Eich-Anomalien ist, die durch Dreiecks-Diagramme produziert werden. Uberpruft wird dies durch die innovative Nutzung bosnischer EFT-Techniken.Die bosonischen EFT-Techniken werden auch benutzt, um die Beziehung zwischen gemischten globalen Eich-Anomalien und Axion-Kopplungen zu Vektorbosonen in Axion-EFTs zu analysieren. Es stellt sich heraus, dass diese in keiner Beziehung zueinander stehen, wenn schwere chirale Fermionen ausintegriert werden. Dieser Fakt verknupft Axion-EFTs mit chiralen Erweiterungen des Standardmodells. Fur nichtabelsche Eichbosonen werden IR-Summenregeln gefunden, deren Verletzung die Anwesenheit chiraler Felder im UV-Bereich anzeigen. Es wird eine minimale phanomenologisch relevante Erweiterung des Standardmodells mit einem Axion und einem chiralen schweren Fermion als Beispiel prasentiert und seine hauptsachlichen Einschrankungen bewertet.Letztlich wird gezeigt, wie das Zuruckgreifen auf alte Formalismen zu neuen Einsichten fuhren kann. Der Formalismus der masselosen Helizitats-Spinoren und masselosen Streuamplituden wird eingefuhrt und es wird gezeigt, wie er die Berechnung der Amplituden des V hProduktionsprozesses erleichtert. Dann wird die Erweiterung jenes Formalismus auf den massiven Fall prasentiert und diskutiert, inwiefern es eine Alternative zu EFTs als Parametrisierung von BSM-Efekten darstellt. Die V V h- und V V hh-Amplituden werden studiert, deren HochEnergie-Grenzwert einschlieslich verschiedener BSM-Beitrage berechnet wird.
590 $a School code: 5416.
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790 $a 5416
791 $a Ph.D.
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793 $a English
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