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New Aspects of Gauge-Boson Couplings and the Higgs Sector

Nagel, Felix

German Title: Neue Aspekte von Eichboson-Kopplungen und dem Higgs-Sektor

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Abstract

The Standard Model will be probed at future linear e+ e- colliders for its validity at high energies and for its possible extensions. As an example we investigate Multi-Higgs-Doublet Models with respect to the stability of their potential and to spontaneous electroweak symmetry breaking. Further, two approaches to the model-independent parameterisation of new-physics effects in the gauge-boson sector are studied. In a form-factor approach to three-gauge-boson couplings at linear colliders in the process e+ e- ---> WW ---> 4 fermions the strongest possible bounds on the 28 parameters are determined by means of optimal observables. The improvement in sensitivity by longitudinal or transverse beam polarisation is analysed. One linear combination of couplings can be measured only with transverse polarisation. Formulae for the application of optimal observables in case of generic ambiguities in the reconstruction of final states are provided. In an effective-Lagrangian approach to the gauge-boson-Higgs sector ten dimension-six operators are added to the Lagrangian of the Standard Model. After electroweak symmetry breaking they contribute to gauge-boson self-couplings, gauge-boson-Higgs vertices and gauge-boson masses. Constraints from LEP observables on the anomalous parameters are derived. Effective three-gauge-boson couplings are defined such that the bounds from the form-factor approach can be translated to the effective-Lagrangian approach.

Translation of abstract (German)

Das Standard-Modell wird an zukünftigen e+ e--Linearbeschleunigern auf seine Gültigkeit bei hohen Energien und auf mögliche Erweiterungen hin untersucht werden. Als Beispiel untersuchen wir Multi-Higgs-Dublett-Modelle in Bezug auf die Stabilität ihres Potenzials und die spontane elektroschwache Symmetriebrechung. Weiter werden zwei Zugänge zur modellunabhängigen Parametrisierung von Effekten neuer Physik im Eichboson-Sektor untersucht. In einem Formfaktor-Zugang zu Drei-Eichboson-Kopplungen an Linearbeschleunigern im Prozess e+ e- ---> WW ---> 4 Fermionen werden die stärkstmöglichen Schranken an die 28 reellen Parameter mit Hilfe von optimalen Observablen bestimmt. Die Verbesserung der Sensitivität durch longitudinale oder transversale Strahlpolarisation wird analysiert. Eine Linearkombination von Kopplungen kann nur mit transversaler Strahlpolarisation gemessen werden. Formeln für die Anwendung von optimalen Observablen im Falle generischer Ambiguitäten in der Rekonstruktion der Endzustände werden angegeben. In einem Zugang zum Eichboson-Higgs-Sektor mit einem effektiven Lagrangian werden zehn Operatoren der Dimension sechs zum Lagrangian des Standard-Modells hinzugezogen. Nach der spontanen elektroschwachen Symmetriebrechung tragen sie zu den Eichboson-Selbstkopplungen, den Eichboson-Higgs-Vertizes und den Eichbosonmassen bei. Schranken von LEP-Observablen an die anomalen Parameter werden hergeleitet. Effektive Drei-Eichboson-Kopplungen werden so definiert, dass die Schranken aus dem Formfaktor-Zugang in den Zugang mit effektivem Lagrangian umgerechnet werden können.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Nachtmann, Prof. Otto
Date of thesis defense: 7 July 2004
Date Deposited: 03 Aug 2004 12:31
Date: 2004
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute for Theoretical Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Higgs-Teilchen, Higgs-Mechanismus, Standardmodell <Elementarteilchenphysik>, Elektroschwache Wechselwirkung, Vektorboson, W-Boson, Z-Boson, Tra
Uncontrolled Keywords: anomale Kopplungen , effektiver Lagrangian , TESLA , Higgs-Potenzial , Zwei-Higgs-Dublett-Modellanomalous couplings , effective Lagrangian , Higgs potential , TESLA , Two-Higgs-Doublet Model , linear collider
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