title: Two-body sfermion decays at full one-loop level within the MSSM
Creators: name: Hlucha, Hana
Publisher: name: :none
Year: 2011

description: Der LHC hat seinen Betrieb aufgenommen. Somit sind wir in der Lage die Teilchenphysik auf der TeV Skala zu untersuchen, womit aller Wahrscheinlichkeit nach die Entdeckung neuer Teilchen einhergeht. Daher sind theoretische Vorhersagen von Wirkungsquerschnitten, Zerfallsbreiten sowie Massen unerlässlich. Das Ziel dieser Arbeit war die Berechechnung von Zweikörperzerfällen von Sfermionen, welche von der minimal supersymmetrischen Erweiterung des Standardmodells (MSSM) vorausgesagt werden. Die Arbeit wurde in Übereinstimmung mit der Supersymmetry Parameter Analysis (SPA) Konvention durchgeführt, welche eine klares Regelwerk für die zu verwendenden Parameter darstellet. Dadurch sind die Resultate verschiedener Gruppen wesentlich einfacher miteinander zu vergleichen. Das in der SPA Konvention definierte Renormierungsschema ist das sogenannte modifizierte minimale Subtraktionschema (DRbar), in der dimensionale Reduktion anstatt dimensionaler Regularisierung verwendet wird. Dieses Renormierungsschema ist konsistent mit Supersymmetrie, da die äquivalente Beschreibung von fermionischen und bosonischen Freiheitsgraden erhalten bleibt. Die Eingabeparameter werden im DRbar Schema auf einer Skala von 1 TeV definiert. Da sich auf vollem Einschleifenniveau eine sehr große Anzahl von Feymangraphen ergibt, ist die Verwendung von Computerprogrammen für deren Berechung erforderlich. Für die Generation der Feynman Amplituden wurde das Programmpaket FeynArts benützt. Die folgende tensorielle Reduktion und Übersetzung zu Fortran Programmcode wurde mit Hilfe des Programmpakets FormCalc durchgeführt, welches auf Mathetmatica und Form basiert. Die Numerische Auswertung der Passarino-Veltman Integrale erfolgte mit LoopTools. Der resultierende Programmcode wurde anschließend in ein eigenes Programm implementiert. Für die Renormierungsprozedur mussten aller erforderlichen Counterterme inkludiert werden, um UV konvergente Resultate zu erhalten. Um auch IR konvergent Resultate zu erzielen musste die Photon- sowie Gluonabstrahlung berücksichtigt werden. Die Ergebnisse werden in dem Programmpaket SFOLD(Sfermion Full One Loop Decays) öffentlich verfügbar gemacht. Das erste Kapitel der Dissertation führt das minimal supersymmetrische Standardmodell ein. Weiters werden kurz das CMSSM Model, das AMSB und CMSB Model sowie deren experimentelle Limits diskutiert. Im zweiten Kapitel wird die Renommierung des gesamten MSSM abgehandelt. Im dritten Kapitel werden alle relevanten Sfermion – Zweikörperzerfälle erläutert. Das letzte Kapitel stellt den eigentlichen Kern dieser Dissertation dar, in dem ausführlich Szenarien präsentiert werden, in denen die elektroschwachen Korrekturen nicht vernachlässigbar sind. Dies betrifft die bosonischen Sfermionzerfaelle.
description: The Large Hadron Collider has started its operation. We are thus able to probe particle physics at the Tera scale at which new particles may be discovered. Therefore, theoretical predictions for their properties are mandatory. Many observables in many new theories have been calculated including masses, decay widths, cross-sections and other measurable quantities. The aim of this thesis is the calculation of the widths of all two-body sfermion decays predicted by the Minimal Supersymmetric extension of the Standard Model (MSSM) at the full one loop level. This work is done within the Supersymmetry Paramter Analysis (SPA) framework, based on a consistent set of conventions and input parameters. Such a unified scheme enables cross-checking of results from different calculations and minimizes possible confusion. The renormalization scheme defined in the SPA convention is the so-called modified minimal subtraction (DRbar) using dimensional reduction scheme instead of dimensional regularization. This scheme is applicable to supersymmetric theories and preserves the equality of bosonic and fermionic degrees of freedom. The DRbar running input parameters are defined in the SPA convention at 1 TeV. In order to deal with such a huge number of one-loop Feynman graphs it is inevitable to use packages for automatic calculations. For the creation of the Feynman graphs the Mathematica package FeynArts was used. For the translation of the amplitudes to Fortran I used the package FormCalc which is based on Mathematica and Form. The occurring one-loop Passarino-Veltman integrals were evaluated using LoopTools. The numerical code produced in this way was put into an own program. Doing the renormalization procedure all necessary counterterms had to be included to get an ultraviolet finite result. For the result to be also infrared convergent, photon and gluon bremsstrahlung were considered. In two-particle decays the so-called bremsstrahlung integrals were used. The author of this work provides a numerical package named SFOLD (Sfermion Full One Loop Decays). The thesis is organized as follows. The first chapter introduces the MSSM, its lagrangian and the mass spectrum. Furthermore, it also briefly discusses the CMSSM model, the GMSB model, the AMSB model as well as the experimental constraints for all four above mentioned models. The second chapter focuses on the renormalization of the whole MSSM model. The third chapter discusses two-body sfermion decays and the three basic configurations. I provide also results for the hard photon radiation. The core of this thesis is the fourth chapter presenting many plots including those where we clearly can see that the electroweak corrections cannot be neglected. This applies also to the bosonic decays.