TY  - THES
A1  - Alboteanu, Ana Maria
T1  - The Noncommutative Standard Model : Construction Beyond Leading Order in Theta and Collider Phenomenology
T1  - Das Nichtkommutative StandardmodellKonstruktion jenseits der führenden Ordnung in Theta und Phänomenologie an Teilchenbeschleunigern
N2  - Trotz seiner präzisen Übereinstimmung mit dem Experiment ist die Gültigkeit des Standardmodells (SM) der Elementarteilchenphysik bislang nur bis zu einer Energieskala von einigen hundert GeV gesichert. Abgesehen davon erweist sich schon das Einbinden der Gravitation in einer einheitlichen Beschreibung aller fundamentalen Wechselwirkungen als ein durch gewöhnliche Quantenfeldtheorie nicht zu lösendes Problem. Das Interesse an Quantenfeldtheorien auf einer nichtkommutativen Raumzeit wurde durch deren Vorhersage als niederenergetischer Limes von Stringtheorien erweckt. Unabhängig davon, kann die Nichtlokalität einer solchen Theorie den Rahmen zur Einbeziehung der Gravitation in eine vereinheitlichende Theorie liefern. Die Hoffnung besteht, dass die Energieskala Lambda_NC, ab der solche Effekte sichtbar werden können und für die es einerlei theoretischen Vorhersagen gibt, schon bei der nächsten Generation von Beschleunigern erreicht wird. Auf dieser Annahme beruht auch die vorliegende Arbeit, im Rahmen deren eine mögliche Realisierung von Quantenfeldtheorien auf nichtkommutativer Raumzeit auf ihre phänomenologischen Konsequenzen hin untersucht wurde. Diese Arbeit ist durch fehlende LHC (Large Hadron Collider) Studien für nichkommutative Quantenfeldtheorien motiviert. Im ersten Teil des Vorhabens wurde der hadronische Prozess pp-> Z gamma -> l+l- gamma am LHC sowie die Elektron-Positron Paarvernichtung in ein Z-Boson und ein Photon am ILC (International Linear Collider) auf nichtkommutative Signale hin untersucht. Die phänomenlogischen Untersuchungen wurden im Rahmen dieses Modells in erster Ordnung des nichtkommutativen Parameters Theta durchgeführt. Eine nichtkommutative Raumzeit führt zur Brechung der Rotationsinvarianz bezüglich der Strahlrichtung der einlaufenden Teilchen. Im differentiellen Wirkungsquerschnitt für Streuprozesse äussert sich dieses als eine azimuthale Abhängigkeit, die weder im SM noch in anderen Modellen jenseits des SM auftritt. Diese klare, f\"ur nichtkommutative Theorien typische Signatur kann benutzt werden, um nichtkommutative Modelle von anderen Modellen, die neue Physik beschreiben, zu unterscheiden. Auch hat es sich erwiesen, dass die azimuthale Abhängigkeit des Wirkungsquerschnittes am besten daf\"ur geeignet ist, um die Sensitivität des LHC und des ILC auf der nichtkommutativen Skala $\Lnc$ zu bestimmen. Im phänomenologischen Teil der Arbeit wurde herausgefunden, dass Messungen am LHC für den Prozess pp-> Z gamma-> l+l- gamma nur in bestimmten Fällen auf nichtkommutative Effekte sensitiv sind. Für diese Fälle wurde für die nichtkommutative Energieskala Lambda_NC eine Grenze von Lambda_NC > 1.2 TeV bestimmt. Diese ist um eine Größenordnung höher als die Grenzen, die von bisherigen Beschleunigerexperimenten hergeleitet wurden. Bei einem zukünftigen Linearbeschleuniger, dem ILC, wird die Grenze auf Lambda_NC im Prozess e^+e^- -> Z gamma -> l^+ l^- gamma wesentlich erhöht (bis zu 6 TeV). Abgesehen davon ist dem ILC gerade der für den LHC kaum zugängliche Parameterbereich der nichtkommutativen Theorie erschlossen, was die Komplementarität der beiden Beschleunigerexperimente hinsichtlich der nichtkommutativen Parameter zeigt. Der zweite Teil der Arbeit entwickelte sich aus der Notwendigkeit heraus, den Gültigkeitsbereich der Theorie zu höheren Energien hin zu erweitern. Dafür haben wir den neutralen Sektor des nichtkommutativen SM um die nächste Ordnung in Theta ergänzt. Es stellte sich wider Erwarten heraus, dass die Theorie dabei um einige freie Parameter erweitert werden muss. Die zusätzlichen Parameter sind durch die homogenen Lösungen der Eichäquivalenzbedingungen gegeben, welche Ambiguit\"aten der Seiberg-Witten Abbildungen darstellen. Die allgemeine Erwartung war, dass die Ambiguitäten Feldredefinitionen entsprechen und daher in den Streumatrixelementen verschwinden m\"ussen. In dieser Arbeit wurde jedoch gezeigt, dass dies ab der zweiten Ordnung in Theta nicht der Fall ist und dass die Nichteindeutigkeit der Seiberg-Witten Abbildungen sich durchaus in Observablen niederschlägt. Die Vermutung besteht, dass jede neue Ordnung in Theta neue Parameter in die Theorie einführt. Wie weit und in welche Richtung die Theorie auf nichtkommutativer Raumzeit entwickelt werden muss, kann jedoch nur das Experiment entscheiden.
N2  - Despite its precise agreement with the experiment, the validity of the standard model (SM) of elementary particle physics is ensured only up to a scale of several hundred GeV so far. Even more, the inclusion of gravity into an unifying theory poses a problem which cannot be solved by ordinary quantum field theory (QFT). String theory, which is the most popular ansatz for a unified theory, predicts QFT on noncommutative space-time as a low energy limit. Nevertheless, independently of the motivation given by string theory, the nonlocality inherent to noncommutative QFT opens up the possibility for the inclusion of gravity. There are no theoretical predictions for the energy scale Lambda_NC at which noncommutative effects arise and it can be assumed to lie in the TeV range, which is the energy range probed by the next generation of colliders. Within this work we study the phenomenological consequences of a possible realization of QFT on noncommutative space-time relying on this assumption. The motivation for this thesis was given by the gap in the range of phenomenological studies of noncommutative effects in collider experiments, due to the absence in the literature of Large Hadron Collider (LHC) studies regarding noncommutative QFTs. In the first part we thus performed a phenomenological analysis of the hadronic process pp -> Z gamma -> l^+l^- gamma at the LHC and of electron-positron pair annihilation into a Z boson and a photon at the International Linear Collider (ILC). The noncommutative extension of the SM considered within this work relies on two building blocks: the Moyal-Weyl star-product of functions on ordinary space-time and the Seiberg-Witten maps. The latter relate the ordinary fields and parameters to their noncommutative counterparts such that ordinary gauge transformations induce noncommutative gauge transformations. This requirement is expressed by a set of inhomogeneous differential equations (the gauge equivalence equations) which are solved by the Seiberg-Witten maps order by order in the noncommutative parameter Theta. Thus, by means of the Moyal-Weyl star-product and the Seiberg-Witten maps a noncommutative extension of the SM as an effective theory as expansion in powers of Theta can be achieved, providing the framework of our phenomenological studies. A consequence of the noncommutativity of space-time is the violation of rotational invariance with respect to the beam axis. This effect shows up in the azimuthal dependence of cross sections, which is absent in the SM as well as in other models beyond the SM. Thus, the azimuthal dependence of the cross section is a typical signature of noncommutativity and can be used in order to discriminate it against other new physics effects. We have found this dependence to be best suited for deriving the sensitivity bounds on the noncommutative scale Lambda_NC. By studying pp -> Z gamma -> l^+l^- gamma to first order in the noncommutative parameter Theta, we show in the first part of this work that measurements at the LHC are sensitive to noncommutative effects only in certain cases, giving bounds on the noncommutative scale of Lambda_NC > 1.2 TeV. Our result improved the bounds present in the literature coming from past and present collider experiments by one order of magnitude. In order to explore the whole parameter range of the noncommutativity, ILC studies are required. By means of e^+e^- -> Z gamma -> l^+l^- gamma to first order in Theta we have shown that ILC measurements are complementary to LHC measurements of the noncommutative parameters. In addition, the bounds on Lambda_NC derived from the ILC are significantly higher and reach Lambda_NC > 6 TeV. The second part of this work arose from the necessity to enlarge the range of validity of our model towards higher energies. Thus, we expand the neutral current sector of the noncommutative SM to second order in $\theta$. We found that, against the general expectation, the theory must be enlarged by additional parameters. The new parameters enter the theory as ambiguities of the Seiberg-Witten maps. The latter are not uniquely determined and differ by homogeneous solutions of the gauge equivalence equations. The expectation was that the ambiguities correspond to field redefinitions and therefore should vanish in scattering matrix elements. However, we proved that this is not the case, and the ambiguities do affect physical observables. Our conjecture is, that every order in Theta will introduce new parameters to the theory. However, only the experiment can decide to what extent efforts with still higher orders in Theta are reasonable and will also give directions for the development of theoretical models of noncommutative QFTs.
KW  - Feldtheorie
KW  - Proton-Proton-Streuung
KW  - Elektron-Positron-Streuung
KW  - Teilchenbeschleuniger
KW  - Feynman-Graph
KW  - Effektive Theorie
KW  - Monte-Carlo-Simulation
KW  - Seiberg-Witten Abbildung
KW  - nichtkommutative Raumzeit
KW  - Seiberg-Witten map
KW  - noncommutative space-time
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-24334
ER  - 
TY  - THES
A1  - Brünger, Christian
T1  - Numerical Studies of Quantum Spin Systems
T1  - Numerische Untersuchungen von Quanten-Spin-Systemen
N2  - Der erste Teil der Arbeit widmet sich der Untersuchung des Bilayer-Heisenberg-Modells und des zweidimensionalen Kondo-Necklace-Modells. Beide Modelle weisen einen Quantenphasenübergang zwischen einer geordneten und einer ungeordneten Phase auf. In dieser Arbeit richtet sich das Interesse insbesondere auf die Kopplung der kritischen Fluktuationen an ein in das System eingebundenes Loch. Mittels eines selbstkonsistenten Born'schen Näherungsverfahrens wird gezeigt, dass das Loch mit den Magnonen derart wechselwirkt, dass dessen Quasiteilchengewicht am quantenkritischen Punkt verschwindet. Um diesen Aspekt weiter zu untersuchen, wird das Verhalten des Quasiteilchengewichts im Bereich der kritischen Kopplung auch mit Quanten-Monte-Carlo-Methoden analysiert. Desweiteren werden die dynamischen Eigenschaften des Loches im magnetischen Hintergrund untersucht. Im zweiten Teil dieser Arbeit gilt das Interesse der Untersuchung des Spiral-Staircase-Heisenberg-Modells. Dieses besteht aus zwei, zu einer Spinleiter ferromagnetisch gekopplten Spin-1/2-Ketten, wobei die antiferromagnetische Kopplung innerhalb der zweiten Kette durch Windung der Leiter variiert werden kann. Dieses Model eignet sich, den Übergang zwischen einer Spin-1/2-Kette ohne Spinlücke und einer Spin-1-Kette mit Spinlücke zu studieren. Besondere Beachtung ist dem Öffnen der Spinlücke in Abhängigkeit der ferromagnetischen Kopplung zwischen den Leiterbeinen geboten. Es stellt sich heraus, dass das System, abhängig von der Leiterwindung, wesentliche Unterschiede im Skalierungsverhalten der Spinlücke aufweist. Desweiteren wird mittels der String-Order-Parameter gezeigt, dass das Spiral-Staircase-Heisenberg-Modell trotz des unterschiedlichen Skalierungsverhaltens der Spinlücke und unabhängig von der Wahl der Parameter sich stets in der Haldane-Phase befindet. Die Analyse der Modelle bedient sich hauptsächlich Quanten-Monte-Carlo-Methoden, aber auch exakter Diagonalisierungstechniken, sowie auf Molekularfeldnäherungen gestützten Rechnungen.
N2  - In a first part the bilayer Heisenberg Model and the 2D Kondo necklace model are studied. Both models exhibit a quantum phase transition between an ordered and disordered phase. The question is addressed to the coupling of a single doped hole to the critical fluctuations. A self-consistent Born approximation predicts that the doped hole couples to the magnons such that the quasiparticle residue vanishes at the quantum critical point. In this work the delicate question about the fate of the quasiparticle residue across the quantum phase transition is also tackled by means of large scale quantum Monte Carlo simulations. Furthermore the dynamics of a single hole doped in the magnetic background is investigated. In the second part an analysis of the spiral staircase Heisenberg ladder is presented. The ladder consists of two ferromagnetic coupled spin-1/2 chains, where the coupling within the second chain can be tuned by twisting the ladder. Within this model the crossover between an ungapped spin-1/2 system and a gapped spin-1 system can be studied. In this work the emphasis is on the opening of the spin gap with respect to the ferromagnetic rung coupling. It is shown that there are essential differences in the scaling behavior of the spin gap depending on the twist of the model. Moreover, by means of the string order parameter it is shown, that the system remains in the Haldane phase within the whole parameter range although the spin gap scales differently. The tools which are used for the analyses are mainly large scale quantum Monte Carlo methods, but also exact diagonalization techniques as well as mean field approaches.
KW  - Spinsystem
KW  - Quanten-Monte Carlo
KW  - QMC
KW  - Spiral-Staircase-Heisenberg-Modell
KW  - Quantum Monte Carlo
KW  - Spiral Staircase Heisenberg Model
KW  - SSHL
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-26439
ER  - 
TY  - THES
A1  - Zeiner, Jörg
T1  - Noncommutative Quantumelectrodynamics from Seiberg-Witten Maps to All Orders in Theta
T1  - Nicht-kommutative Quantenelektrodynamik von Seiberg-Witten Abbildungen in allen Ordnungen in Theta
N2  - The basic question which drove our whole work was to find a meaningful noncommutative gauge theory even for the time-like case ($\theta^{0 i} \neq 0$). In order to be able to tackle questions regarding unitarity, it is not sufficient to consider theories which include the noncommutative parameter only up to a finite order. The reason is that in order to investigate tree-level unitarity or the optical theorem in loops one has to know the behavior of the noncommutative theory for center-of-mass energies much greater than the noncommutative scale. Therefore an effective theory, that is by construction only valid up to the noncommutative scale, isn't sufficient for our purpose. Our model is based on two fundamental assumptions. The first assumption is given by the commutation relations \eqref{eq:ncalg}. This led to the Moyal-Weyl star-product \eqref{eq:astproduct2} which replaces all point-like products between two fields. The second assumption is to assume that the model built this way is not only invariant under the noncommutative gauge transformation but also under the commutative one. In order to obtain an action of such a model one has to replace the fields by their appropriate \swms. We chose the gauge fixed action \eqref{eq:actioncgf} as the fundamental action of our model. After having constructed the action of the NCQED including the {\swms} we were confronted with the problem of calculating the {\swms} to all orders in $\tMN$. By means of \cite{bbg} we could calculate the {\swms} order by order in the gauge field, where each order in the gauge field contains all orders in the noncommutative parameter (\cf chapter \ref{chapter:swms}). By comparing the maps with the result we obtained from an alternative ansatz \cite{bcpvz}, we realized that already the simplest {\swm} for the gauge field is not unique. In chapter \ref{chapter:ambiguities} we examined this ambiguity, which we could parametrised by an arbitrary function $\astf$. The next step was to derive the Feynman rules for our NCQED. One finds that the propagators remain unchanged so that the free theory is equal to the commutative QED. The fermion-fermion-photon vertex contains not only a phase factor coming from the Moyal-Weyl star-product but also two additional terms which have their origin in the \swms. Beside the 3-photon vertex which is already present in NCQED without {\swms} and which has also additional terms coming from the \swms, too, one has a contact vertex which couples two fermions with two photons. After having derived all the vertices we calculated the pair annihilation scattering process $e^+ e^- \rightarrow \gamma \gamma$ at Born level. By choosing the parameter $\kggg = 1$ (\cf section \ref{sec:represent}), we found that the amplitude of the pair annihilation process becomes equal to the amplitude of the NCQED without \swms. This means that, at least for this process, the NCQED excluding {\swms} is only a special case of NCQED including \swms. On the basis of the pair annihilation process, we afterwards investigated tree-level unitarity. In order to satisfy the tree-level unitarity we had to constrain the arbitrary function $\astf$. We found that the series expansion of $\astf$ has to start with unity. In addition, the even part of the function must not increase faster than $s^{-1/2} \log(s)$ for $s \rightarrow \infty$, whereas the odd part of the $\astf$-function can't be constrained, at least by the process we considered. By assuming these constrains for the $\astf$-function, we could show that tree-level unitarity is satisfied if one incorporates the uncertainties present in the energy and the momenta of the scattered particles, \ie the uncertainties of the center-of-mass energy and the scattering angles. This uncertainties are not exclusively present due to the finite experimental resolution. A delta-like center-of-mass energy as well as delta-like momenta are in general not possible because the scattered particles are never exact plane waves.
N2  - Die wichtigste Motivation dieser Arbeit war es eine nichtkommutative Erweiterung der Quantenelektrodynamik (QED) zu entwickeln, die auch für eine zeitartige Nichtkommutativität, das heißt Nichtvertauschbarkeit von Orts und Zeit Koordinaten, physikalisch interpretierbar bleibt. Unser Modell basiert im Wesentlichen auf zwei Annahmen. Die erste Annahme hat mit der Raumzeit selbst zu tun und ist der Grund warum man von "nichtkommutativen" Theorien spricht. Wir fordern, dass zwei Raumzeitkoordinaten nicht mehr miteinander kommutieren sollen. Diese nichtkommutative Raumzeit kann man nun dadurch realisieren, dass man in einer gegebenen Wirkung alle Punktprodukte durch Moyal-Weyl Sternprodukte ersetzt. Die nach dieser Ersetzung erhaltene Wirkung ist dann nicht mehr invariant unter der ursprünglichen, sondern unter der nichtkommutativen Eichtransformation. In der zweite Annahme fordern wir, dass eben diese nichtkommutative Wirkung, die wir erhalten haben, nicht nur invariant unter nichtkommutativen sondern auch unter den gewöhnlichen Eichtransformationen sein soll. Dass die letzte Forderung tatsächlich Sinn macht und eine Wirkung existiert, die invariant unter beiden Eichtransformationen ist, zeigten Seiberg und Witten. Der Grund warum man die zweite Annahme fordert, liegt auf der Hand. Man erhält eine nichtkommutative Eichtheorie, die aber die kommutativen Eichstrukturen aufweist. Um der zweiten Annahme zu genügen, muss man die Felder in der nichtkommutativen Wirkung durch die sogenannten Seiberg-Witten Abbildungen ersetzen. Nachdem man diese Wirkung eichfixiert hat, erhält man die Wirkung, auf der unser Modell basiert. Wir wollen in dieser Arbeit das Hochenergieverhalten dieses Modells untersuchen. Deswegen ist es für unsere Zwecke nicht ausreichend, wenn die Wirkung nur bis zu einer endlichen Ordnung im nichtkommutativen Parameter $\tMN$ entwickelt ist. Wir benötigen eine Wirkung, in der alle Ordnungen von $\tMN$ resummiert sind. Das Moyal-Weyl Sternprodukt ist in allen Ordnungen in $\tMN$ bekannt. Das Problem vor dem wir standen war es, die benötigten Seiberg-Witten Abbildungen in allen Ordungen im nichtkommutativen Parameter zu finden. Diesem Problem widmeten wir uns in Kapitel 3. Basierend auf der Arbeit von Barnich, Brandt and Grigoriev konnten wir diejenigen Seiberg-Witten Abbildungen in allen Ordnungen in $\tMN$ bestimmen, die nötig waren um den Streuprozess der Elektronen-Positronen Paar Vernichtung auf Born Niveau zu berechnen. Aber bevor wir diese Berechnung in Angriff nahmen, untersuchten wir in Kapitel 4 die Seiberg-Witten Abbildung für das Eichfeld. Es stellte sich nämlich heraus, dass die Seiberg-Witten Abbildungen im Allgemeinen nicht eindeutig sind. Wie wir feststellten, führen diese Mehrdeutigkeiten tatsächlich zu unterschiedlichen Streuquerschnitten und somit zu unterschiedlichen Observablen. Was auf den ersten Blick als Nachteil erscheinen mag, beinhaltet aber auch eine Chance. Man kann diese Mehrdeutigkeiten dazu benutzen, um ein physikalisch sinnvolles Modell zu erstellen. Basierend auf den Berechnungen aus Kapitel 3 und den Erkenntnissen aus Kapitel 4 bestimmten wir die Feynman Regeln, die zu diesem Modell gehören. Mit den Feynman Regeln berechneten wir dann in Kapitel 6 die Elektronen-Positronen Paar Vernichtung $e^- e^+ \rightarrow \gamma \gamma$ auf Born Niveau. Anhand dieses Streuprozesses untersuchten wir dann das Hochenergieverhalten (tree level unitarity) dieses Modells. Das Ergebnis war, dass das Modell, zumindest für diesen konkreten Prozess, "tree level" unitär ist, bzw. gemacht werden kann. Die Vorderung nach Unitarität schränkte die Mehrdeutigkeit der Seiberg-Witten Abbildung des Eichfeldes teilweise ein. Trotz dieser Einschränkung der Mehrdeutigkeit blieb der differentielle Wirkungsquerschnitt divergent für hohe Schwerpunktsenergien. Aber die eigentliche physikalische Observable, nämlich der integrierte Wirkungsquerschnitt, wird konstant. Das heißt, dass man die Unschärfe in der Schwerpunktsenergie als auch die Unschärfe in den Impulsen berücksichtigen muss, um einen Wirkungsquerschnitt zu erhalten, der "tree level" unitär ist. Wir haben somit in dieser Arbeit eine nichtkommutative abelsche Eichtheorie mit Seiberg-Witten Abbildungen entwickelt, die in allen Ordnungen im nichtkommutativen Parameter resummiert ist. Anhand des Prozesses der Elektronen-Positronen Paar Vernichtung konnten wir zeigen, dass dieses Modell "tree level" unitär ist.
KW  - Raum-Zeit
KW  - Quantenelektrodynamik
KW  - Nicht-kommutativ
KW  - Raumzeit
KW  - Seiberg-Witten-Abbildung
KW  - Quantenelektrodynamik
KW  - Noncommutative
KW  - Spacetime
KW  - Seiberg-Witten-Maps
KW  - Quantumelectrodynamics
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-23363
ER  - 
TY  - THES
A1  - Karg, Stefan
T1  - Calculations of multi-particle processes at the one-loop level: precise predictions for the LHC
T1  - Berechnung von Vielteilchenprozessen auf Einschleifenniveau : präzise Vorhersagen für den Large Hadron Collider
N2  - The Standard Model (SM) of elementary particle physics provides a uniform framework for the description of three fundamental forces, the electromagnetic and weak forces, describing interactions between quarks and leptons, and the strong force, describing a much stronger interaction between the coloured quarks. Numerous experimental tests have been performed in the last thirty years, showing a spectacular agreement with the theoretical predictions of the Standard Model, even at the per mille level, therefore validating the model at the quantum level. An important cornerstone of the Standard Model is the Higgs mechanism, which provides a possible explanation of electroweak symmetry breaking, responsible for the masses of elementary fermions and the W and Z bosons, the carriers of the weak force. This mechanism predicts a scalar boson, the Higgs boson, which has escaped its discovery so far. If the Higgs mechanism is indeed realised in nature, the upcoming Large Hadron Collider (LHC) at CERN will be able to find the associated Higgs boson. The discovery of a Higgs boson by itself is not sufficient to establish the Higgs mechanism, the basic ingredient being the Higgs potential which predicts trilinear and quartic couplings. These have to be confirmed experimentally by the study of multi-Higgs production. We therefore present a calculation of the loop-induced processes gg to HH and gg to HHH, and investigate the observability of multi-Higgs boson production at the LHC in the Standard Model and beyond. While the SM cross sections are too small to allow observation at the LHC, we demonstrate that physics beyond the SM can lead to amplified, observable cross sections. Furthermore, the applicability of the heavy top quark approximation in two- and three-Higgs boson production is investigated. We conclude that multi-Higgs boson production at the SuperLHC is an interesting probe of Higgs sectors beyond the SM and warrants further study. Despite the great success of the SM, it is widely believed that this model cannot be valid for arbitrarily high energies. The LHC will probe the TeV scale and theoretical arguments indicate the appearance of physics beyond the SM at this scale. The search for new physics requires a precise understanding of the SM. Precise theoretical predictions are needed which match the accuracy of the experiments. For the LHC, most analyses require next-to-leading order (NLO) precision. Only then will we be able to reliably verify or falsify different models. At the LHC, many interesting signatures involve more than two particles in the final state. Precise theoretical predictions for such multi-leg processes are a highly nontrivial task and new efficient methods have to be applied. The calculation of the process PP to VV+jet at NLO is an important background process to Higgs production in association with a jet at the LHC. We compute the virtual corrections to this process which form the "bottleneck" for obtaining a complete NLO prediction. The resulting analytic expressions are generated with highly automated computer routines and translated into a flexible Fortran code, which can be employed in the computation of differential cross sections of phenomenological interest. The obtained results for the virtual corrections indicate that the QCD corrections are sizable and should be taken into account in experimental studies for the LHC.
N2  - Das Standardmodell der Teilchenphysik bietet einen einheitlichen Rahmen zur Beschreibung dreier fundamentaler Kräfte. Die elektromagnetische und schwache Kraft beschreibt die Wechselwirkung zwischen Quarks und Leptonen, während die weit stärkere starke Kraft nur auf die farbgeladenen Quarks wirkt. Die zahlreichen experimentellen Tests, die in den vergangenen 30 Jahren durchgeführt wurden, sind in spektakulärer Übereinstimmung mit den theoretischen Vorhersagen des Standardmodells, sogar auf dem pro mille Niveau und bestätigen damit das Modell auf dem Quantenniveau. Ein Grundpfeiler des Standardmodells ist der Higgsmechanismus, der eine mögliche Erklärung für die elektro-schwache Symmetriebrechung liefert, die verantwortlich ist für die beobachteten Massen elementarer Fermionen und der W und Z Bosonen, den Trägern der schwachen Kraft. Dieser Mechanismus sagt ein skalares Boson, das Higgs Boson, voraus, das bisher noch nicht entdeckt wurde. Falls dieser Mechanismus wirklich in der Natur realisiert ist, wird der Large Hadron Collider (LHC) am CERN in der Lage sein, das zugehörige Higgs Boson zu entdecken. Die Entdeckung des Higgs Bosons für sich alleine gestellt reicht nicht aus, um den Higgsmechanismus zu etablieren, dessen zentraler Bestandteil das Higgspotential ist, welches trilineare und quartische Selbstkopplungen vorhersagt. Diese müssen im Experiment durch die Analyse von multipler Higgsproduktion bestätigt werden. Wir präsentieren daher die Berechnung der schleifen-induzierten Prozesse gg nach HH und gg nach HHH und untersuchen die Observierbarkeit von multipler Higgsproduktion am LHC im Rahmen des Standardmodells und darüber hinaus. Da die Standardmodell-Wirkungsquerschnitte zu klein sind, um die Produktion von drei Higgs Bosonen am LHC zu beobachten, zeigen wir, dass Physik jenseits des Standardmodells zu verstärkten und damit beobachtbaren Wirkungsquerschnitten führen kann. Darüber hinaus wird die Anwendbarkeit der Näherung eines schweren top Quarks auf die Produktion von zwei und drei Higgs Bosonen untersucht. Wir kommen zu dem Schluss, dass multiple Higgsproduktion am Super-LHC eine interessante Sonde des Higgs Sektors ist und weitere Untersuchungen rechtfertigt. Trotz des großartigen Erfolgs des Standardmodells wird weithin vermutet, dass dieses Modell seine Gültigkeit nicht bis zu beliebig hohen Energieskalen behält. Theoretische Argumente deuten auf Anzeichen neuer Physik jenseits des Standardmodells auf der TeV Skala hin, die der LHC untersuchen wird. Die Suche nach neuer Physik erfordert ein detailliertes Verständnis des Standardmodells. Präzise theoretische Vorhersagen sind nötig, die der experimentellen Genauigkeit der Experimente entsprechen. Für den LHC sind die meisten Analysen in nächst-führender Ordnung (NLO) erforderlich. Nur dann werden wir verlässlich erweiterte Modelle bestätigen oder falsifizieren können. Am LHC sind viele interessante Signaturen verknüpft mit Endzuständen, die mehr als zwei Teilchen beinhalten. Präzise theoretische Vorhersagen für solche Multiple-Teilchen-Prozesse stellen eine sehr große Herausforderung dar, für die neue und effiziente Methoden verwendet werden müssen. Die Berechnung des Prozesses PP nach VV+jet in nächst-führender Ordnung ist ein wichtiger Hintergrundprozess für die Higgsproduktion in Assoziation mit einem Jet am LHC. Wir berechnen die virtuellen Korrekturen zu diesem Prozess, welche die größte Schwierigkeit darstellt, eine Vorhersage mit NLO Präzision zu erhalten. Die resultierenden analytischen Ausdrücke wurden weitgehend automatisiert erzeugt und in einen flexiblen Fortran Code übersetzt, der für die Berechnung von totalen und differentiellen Wirkungsquerschnitten von phänomenologischem Interesse verwendet werden kann. Die erzielten Ergebnisse für die virtuellen Korrekturen deuten auf große QCD Korrekturen hin, die in experimentellen Studien für den LHC berücksichtigt werden sollten.
KW  - Higgs-Teilchen
KW  - LHC
KW  - Standard Modell
KW  - MSSM
KW  - gluon-gluon Wechselwirkung
KW  - intermediate boson production
KW  - Higgs bosons
KW  - standard model
KW  - gluon-gluon interactions
KW  - minimal supersymmetric standard model
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-27505
ER  -