Phänomenologische Untersuchungen von Supersymmetrie mit R-Symmetrie

• Antragsteller: Professor Dr. Dominik Stöckinger
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 253029642

Supersymmetrie ist eine der am besten motivierten Ideen für Physik jenseits des Standardmodells, nach der am Large Hadron Collider (LHC) am CERN intensiv gesucht wird. Einfache supersymmetrische Modelle können Auftreten und Masse des Higgsbosons natürlicher als das Standardmodell erkären, enthalten Kandidaten für dunkle Materie und sind kompatibel mit großer Vereinigung aller Kräfte bei sehr hohen Energien.R-symmetrische supersymmetrische Modelle stellen eine erst seit kürzerer Zeit untersuchte Alternative zur Standard-Supersymmetrie dar. In R-symmetrischen Modellen könnte erklärt werden, warum supersymmetrische Teilchen noch nicht am LHC entdeckt wurden (sie werden seltener produziert) und auch, warum keine Supersymmetrie-Effekte in sog. flavour-ändernden Prozessen beobachtet wurden (die R-Symmetrie “schützt” vor Flavour-Änderungen). R-Symmetrie ist dabei neben Supersymmetrie und Eichsymmetrie die einzige Klasse von Symmetrien, die in Quantenfeldtheorien mathematisch möglich ist. In diesem Projekt soll zu einer genaueren phänomenologischen Analyse solcher Modelle beigetragen werden. In der ersten Förderperiode wurden wichtige Observablen wie die Massen und andere Eigenschaften von Higgsbosonen, elektroschwachePräzisionsobservablen, Produktion und Zerfall supersymmetrischer Teilchen, dunkle Materie, sowie Lepton-Flavour-Observablenstudiert. Die Eigenschaften der R-Symmetrie waren in allen Fällen überraschend reichhaltig, phänomenologisch erfolgreich undvielversprechend. Insbesondere hat sich ergeben, dass die R-Symmetrie zu qualitativ anderen Vorhersagen führt als die Standard-Supersymmetrie, aber auch, dass frühere Studien der Literatur wichtige Parameter der R-Symmetrie außer Acht gelassenhatten.In der zweiten Förderperiode sollen zum einen zwei sehr wichtige, komplementäre Themen in analoger Weise analysiert werden:Quark-Flavour-Physik sowie die Physik von elektrischen Dipolmomenten und CP-Verletzung. Hier ist zu erwarten, dass die Vorhersagen für z.B. bekannte Zerfälle von b-Mesonen oder das elektrische Dipolmoment des Elektrons und deren Korrelationen sehr stark von denen der Standard-Supersymmetrie abweichen werden. Aber es ist auch anzunehmen, dass die Ergebnisse deutlich komplizierter und interessanter sein werden als in frühen Studien zum Thema angenommen wurde. Zum anderen sollen theoretische/technische Weiterentwicklungen stattfinden bezüglich der Berechnung von LHC-Prozessen: hierfür soll eine Methode zur sog. Resummation großer Korrekturen implementiert werden (sowohl für R-Symmetrie als auch allgemeiner), wodurch die Genauigkeit der Vorhersage steigen wird. Ein wesentlicher Fokus dieser Arbeit ist die Verallgemeinerbarkeit über die R-Symmetrie hinaus. Schließlich sollen die phänomenologischen Ergebnisse der ersten Förderperiode aktualisiert und mit den neuesten experimentellen Daten verglichen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen