Authors:	Bauer, Martin
Title:	On the flavor problem in strongly coupled theories
Online publication date:	7-Dec-2012
Year of first publication:	2012
Language:	english
Abstract:	rnThis thesis is on the flavor problem of Randall Sundrum modelsrnand their strongly coupled dual theories. These models are particularly wellrnmotivated extensions of the Standard Model, because they simultaneously address rntherngauge hierarchy problem and the hierarchies in the quarkrnmasses and mixings. In order to put this into context, special attention is given to concepts underlying therntheories which can explain the hierarchy problem and the flavor structure of the Standard Model (SM). ThernAdS/CFTrnduality is introduced and its implications for the Randall Sundrum model withrnfermions in the bulk andrngeneral bulk gauge groups is investigated. It will be shown that the differentrnterms in the general 5D propagator of a bulk gauge field can be related tornthe corresponding diagrams of the strongly coupled dual, which allows for arndeeperrnunderstanding of the origin of flavor changing neutral currents generated by thernexchange of the Kaluza Klein excitations of these bulk fields.rnIn the numerical analysis, different observables which are sensitive torncorrections from therntree-levelrnexchange of these resonances will be presented on the basis of updatedrnexperimental data from the Tevatron and LHC experiments. This includesrnelectroweak precision observables, namely corrections to the S and Trnparameters followed by corrections to the Zbb vertex, flavor changingrnobservables with flavor changes at one vertex, viz. BR (Bd -> mu+mu-) and BR (Bs -> mu+mu-), and two vertices,rn viz. S_psiphi and |eps_K|, as well as bounds from direct detectionrnexperiments. rnThe analysis will show that all of these bounds can be brought in agreement withrna new physics scale Lambda_NP in the TeV range, except for the CPrnviolating quantity |eps_K|, which requires Lambda_NP= Ord(10) TeVrnin the absencernof fine-tuning. The numerous modifications of the Randall Sundrum modelrnin the literature, which try to attenuate this bound are reviewed andrncategorized.rnrnSubsequently, a novel solution to this flavor problem, based on an extendedrncolor gauge group in the bulk and its thorough implementation inrnthe RS model, will be presented, as well as an analysis of the observablesrnmentioned above in the extended model. This solution is especially motivatedrnfromrnthe point of view of the strongly coupled dual theory and the implications forrnstrongly coupled models of new physics, which do not possess a holographic dual,rnare examined.rnFinally, the top quark plays a special role in models with a geometric explanation ofrnflavor hierarchies and the predictions in the Randall-Sundrum model with andrnwithout the proposed extension for the forward-backward asymmetryrnA_FB^trnin top pair production are computed. rnGegenstand dieser Arbeit ist das Flavor Problem in Randall Sundrum Modellen undrnstark gekoppelten Theorien, welche dieselbe Physik beschreiben und mit Hilfernder AdS/CFT Korrespondenz miteinander identifiziert werden können.rnDiesernTheorien sind besonders attraktive Erweiterungen des Standardmodells, weil siernim Stande sind das Hierarchie Problem zu lösen undrngleichzeitig eine Erklärung für die Hierarchien im Flavor Sektor liefern.rnBeidernSeiten der AdS/CFT Korrespondenz werden ausführlich vorgestellt und einrntieferesrnVerständnis von Flavor ändernden Kopplungen welche von extradimensionalenrnEichfeldern im Randall SundrumrnModell induziert werden, anhand der Diagramme der dualen Theorie ermöglicht.rnrnEine Diskussion verschiedener Flavor ändernder Ströme, erzeugt durch den rnAustausch dieser Felder auf Born niveau wird präsentiert und mit denrnaktuellsten Werten der Experimente an Tevatron und LHC verglichen. Diskutiertrnwerden flavor diagonale Kopplungen, unter anderem Korrekturen zurnelektroschwachen Präzisionsmesungen, den S und T Parametern, und zurrnKopplung des Z an bottom quarks, flavor wechselnde Kopplungen an einemrnVertex, in Form der Zerfallsbreiten BR(Bd -> mu+mu-) und BR(Bs -> mu+mu-), sowie flavor änderndernKopplungen an zwei Vertices, insbesondere die Observablen S_psiphi undrn|eps_K|. Ausserdem wird auf Limits auf den direkten Nachweis solcher neuerrnResonanzen eingegangen.rnAlle diese Messungen stehen im Einklang mit einer Skala für neue Physik vonrnLambda_NP=Ord(TeV), abgesehen von Korrekturen zur CPrnverletzenden Observable |eps_K|, welche nur mit den Daten in Einklangrngebracht werden kann,rnfalls die Skala der neuen Physik um eine Größenordnung angehoben ist.rnViele Lösungen für dieses Problem existieren in der Literatur und werdenrnvorgestellt und kategorisiert, um anschließend eine neue Lösung in FormrneinerrnErweiterungrnder starken Symmetriegruppe zu präsentieren. Diese Lösung ist besondersrnmotiviert durch ihre Implikationen für die duale Theorie und die Konsequenzenrndie derrndamit verbundene Mechanismus für Theorien ohne holographische Äquivalenzrninduziert. Im dementsprechend erweiterten Modell werden daraufhin die obenrnzusammengefassten Observablen berechnet, und die Verträglichkeit allerrnObservablen im Flavor Sektor mit einer neuen Physik Skala im TeV-Bereichrnfestgestellt. rnAbschließend wird auf die Vorhersagen für die Asymmetrie in der top antitoprnProduktion eingegangen, und rndie Resultate sowohl für das Randall Sundrum Modell, als auch für dasrnerweiterte Modell gezeigt.
DDC:	530 Physik 530 Physics
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 08 Physik, Mathematik u. Informatik
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-4745
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-32985
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	209 S.
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