Studie zu supersymmetrischen Prozessen mit Taus im ... - LHC/ILC

2.1 Das Standardmodell der Teilchenphysik
Abbildung 2.1: Verlauf der (inversen) Kopplungskonstanten im Standardmodell (links)
und in SUSY (rechts), aus [5].
22 % Dunkler Materie (DM) an der gesamten Energiedichte des Universums 2 [13]. Die
vorhandene Materie kann zwar durch ihre Gravitationswirkung nachgewiesen, jedoch nicht
durch die bekannten Teilchen erklärt werden. Aus dem Alter des Universums kann in Verbindung
mit den heute beobachteten Strukturen des Universums das Verhältnis von kalter
zu heißer 3 Dunkler Materie berechnet werden, das einen großen Anteil an kalter DM vorhersagt.
Diese könnte aus sog. WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) bestehen,
das sind schwere Teilchen, die (neben der Gravitation) nur schwach wechselwirken. Eine
große Untergruppe von SUSY-Theorien beinhaltet einen Mechanismus, der das leichteste
supersymmetrische Teilchen stabil hält und somit einen idealen Kandidaten für DM stellt.
Ein weiteres Problem wird deutlich, betrachtet man die Higgs-Masse im oben beschriebenen
Higgs-Mechanismus genauer, denn es gibt große Strahlungskorrekturen zur Higgs-
Masse aus Fermion- und Bosonschleifen, die quadratisch mit der sog. “Cutoff”-Skala Λ
anwachsen:
∆m 2 H =
|λf| 2
16π 2(−2Λ2 + 6m 2 f ln Λ
mf
+ ...) (2.14)
gilt für ein Dirac-Fermion der Masse mf mit der Kopplung λf an das Higgs-Feld [11]. Diese
Korrektur entspricht Prozessen, die durch Feynman-Graphen wie denjenigen in Abb. 2.2
oben dargestellt werden können. Komplexe skalare Teilchen geben Korrekturen der Form
∆m 2 H = λS
16π 2(Λ2 − 2m 2 S ln Λ
mS
+ ...), (2.15)
mit analogen Bezeichnungen wie in (2.14) [11]. Die Skala Λ kann als Maß dafür interpretiert
2 Der 74 %ige Anteil aus sogenannter Dunkler Energie ist ein weiteres bisher ungeklärtes Phänomen.
3 “Heiß” und “kalt” bezieht sich hier auf die Energie der Teilchen zur Zeit der Entkopplung.
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