2013 - Herbstschule Maria Laach - Universität Siegen

82 45. Herbstschule für Hochenergiephysik Maria Laach 2013
T-13 (A) NNLL-Resummation für Squark- und Gluino-
Produktion am LHC
CHRISTOPH BORSCHENSKY
Institut für Theoretische Physik, Universität Münster
Die Suche nach neuer Physik ist eine der Hauptaufgaben des Large Hadron Collider (LHC) am
CERN (Genf, Schweiz). Einen viel versprechenden und intensiv studierten Kandidaten für eine
Erweiterung des Standardmodells stellt Supersymmetrie (SUSY) dar. Sie postuliert sogenannte
Superpartner zu allen Standardmodellteilchen, die sich bei einer exakten Symmetrie nur im
Spin von diesen unterscheiden und somit auch gleiche Massen und entsprechende Kopplungen
besitzen. Experimentell konnten aber keine Superpartner mit Standardmodell Teilchenmassen
nachgewiesen werden, weshalb Supersymmetrie, falls sie in der Natur verwirklicht ist, gebrochen
sein muss.
Die farbgeladenen Teilchen als Partner der Quarks und Gluonen stellen die Squarks Qq mit Spin
0 sowie die Gluinos Qg mit Spin 1 dar. Durch die hadronische Natur des LHC erhofft man sich,
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Squarks und Gluinos in großer Anzahl zu produzieren. Bisher konnten bis zu einer Schwerpunktsenergie
von p s D 8 TeV aber keine SUSY-Teilchen nachgewiesen werden. Für die zukünftigen
Kollisionen bei p s D 14 TeV ist daher eine präzise Berechnung der Wirkungsquerschnitte dieser
Teilchen von äußerster Wichtigkeit, um die Suche auf einen bestimmten Massenbereich der
Superpartner konzentrieren und ihre Eigenschaften genau messen oder, falls keine neuen Teilchen
gefunden werden, bessere Ausschlussgrenzen für SUSY-Parameter festlegen zu können.
Aufgrund der perturbativen Behandlung der Streuamplituden für Teilchenproduktionsprozesse
treten bei der Berechnung von Feynman Diagrammen bis zu einer festen Ordnung unphysikalische
Effekte auf wie die Abhängigkeit der Prozesse von einer willkürlichen Skala, eingeführt
durch die Notwendigkeit der Renormierung. Weiterhin führt die Abstrahlung energiearmer
Gluonen (soft gluons) von ein- und auslaufenden Teilchen für den Grenzfall, dass die
Schwerpunktsenergie der Partonkollisionen im Beschleuniger sich der Produktionsschwelle der
SUSY-Teilchen annähert (threshold limit), zu sehr großen Korrekturen. Diese sind von der Form
r
˛n
s lnm ˇ2 ; m 2n und ˇ
1
.m 1 C m 2 / 2
mit den Massen der produzierten Teilchen m 1 und m 2 , der partonischen Schwerpunktsenergie
s und dem Kopplungsparameter der starken Wechselwirkung ˛s. Als Soft-Gluon-Resummation
wird die konsistente Summation aller dieser Terme bis hin zu allen Ordnungen in der Störungstheorie
bezeichnet. Zusätzliche Beiträge erhält man durch Einbeziehung von Prozessen, bei denen
ein Gluon zwischen schweren Endzuständen ausgetauscht wird; diese bezeichnet man als
Coulomb Korrekturen.
In meinem Vortrag möchte ich aktuelle Ergebnisse für die Resummation bei Squark- und Gluino-
Produktion am LHC bis zur sogenannten NNLL-Genauigkeit (next-to-next-to-leading logarithmic
accuracy) vorstellen. In die Rechnungen eingeflossen sind neben NNLL-Termen sogenannte
Matching-Koeffizienten (hard matching coefficients) bis zur Einschleifen-Ordnung (NLO,
next-to-leading order) sowie Coulomb-Korrekturen für den Austausch von Gluonen zwischen
den Endzuständen exakt bis NLO und näherungsweise bis zur nächsthöheren Ordnung (NNLO,
next-to-next-to-leading order) in ˛s. NNLO approx: CNNLL stellt die größtmögliche Präzision für
Squark- und Gluino-Produktion dar, welche zur Zeit erreichbar ist.
s
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