Studies of supersymmetric and non-supersymmetric models: Development of FlexibleSUSY and phenomenological applications

• Antragsteller: Professor Dr. Dominik Stöckinger
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 190169142

Die Elementarteilchenphysik wird im kommenden Jahrzehnt geprägt sein von Experimenten am Large Hadron Collider (LHC) am CERN, die immer genauere Messungen von Physik an der Energieskala der elektroschwachen Symmetriebrechung und der TeV-Skala durchführen. Zugleich gibt es eine Reihe von kleineren Experimenten, die spezielle, komplementäre Observablen wie das anomale magnetische Moment des Myons oder elektrische Dipolmomente untersuchen. Insgesamt ermöglichen diese Experimente Fortschritt in Bezug auf fundamentale Fragen: Was ist die zugrundeliegende Dynamik der elektroschwachen Symmetriebrechung/des Higgsfeldes und Higgsbosons, und gibt es Abweichungen von Vorhersagen des ``Standardmodells'' der Teilchenphysik? Was ist der Ursprung der ``Flavours'', der drei Generationen von Quarks und Leptonen/gibt es neue Physik imZusammenhang mit diesem Sektor? Was ist der Ursprung der Baryon-Antibaryon-Asymmetrie des Universums/gibt es weitere Quellen der zugrundeliegenden CP-Verletzung?Neben den durchgeführten Experimenten ist Fortschritt in der Theorie nötig, um Messergebnisse in verschiedenen Szenarien für Physik jenseits des Standardmodells zu interpretieren. Hierdurch können sukzessive Kandidaten für neue Theorien überprüft, ausgeschlossen oder eingeschränkt werden. Im Zentrum des vorliegenden Projekts steht das Programmpaket FlexibleSUSY. Es stellt ein vielseitiges Werkzeug dar, um Modelle für neue Physik präzise zu untersuchen und zu testen. Es ist ein generisches, modellunabhängiges Programm, welches aber konkrete lauffähige Programme für konkrete Modelle produziert. In der ersten Förderperiode wurde das Programmpaket entwickelt, und in der zweiten Förderperiode wurden wichtige Funktionen hinzugefügt. Die neuen Funktionen betreffen die hochpräzise Vorhersage von Higgsbosonmassen in supersymmetrischen Theorien (sowohl in minimalen als auch erweiterten Modellen) sowie die Berechnung von Zerfällen, insbesondere des Higgsbosons in beliebigen (auch nicht-supersymmetrischen) Modellen. In der Berechnung aller Größen wird größter Wert auf hohe Präzision gelegt - dies bedingt den Einschluss von Berechnungen in höherer Ordnung und die optimale Auswahl von Renormierungsschemataund Berechnungsmethode.In der dritten Förderperiode soll die Funktionalität und die Präzision von FlexibleSUSY weiter ausgebaut werden: Higgsmassenberechnungen sollen in noch höherer Ordnung ausgeführt werden und eine größere Klasse von Zerfallsprozessen soll noch genauer berechnet werden. Die Menge von möglichen Modellen ist bereits sehr allgemein, aber für besonders wichtige konkrete Modelle sollen noch präzisere Vorhersagen implementiert und separat publiziert werden.Weiterhin sollen Vorhersagen für elektrische Dipolmomente sowie Flavour-ändernde Prozesse implementiert werden, um Modellvorhersagen für CP-Verletzungund Flavour-Physik mit experimentellen Ergebnissen zu vergleichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen