Física de precisión en los colisionadores de alta energía: nuevas técnicas de cálculo de correcciones radiativas

Resumo

Introduccio ¿n En la f ¿¿sica modern de colisionadores, los resultados experimentales est ¿an de acuerdo con las predicciones del llamada ¿Modelo Est ¿andar¿ de f ¿¿sica de part ¿¿culas. Sin embargo, cuando se echa un vistazo al mundo que no vive dentro de un colisionador se encuentran fenemonos no explicadas que sugieren que nuestra comprensio ¿n del universo no es completo. El problema de la jerarqu ¿¿a, la materia y energ ¿¿a oscura, la naturaleza cua ¿ntica de la gravedad, las masas de neutrino y el problema de CP fuerte son solo unas pocas indicaciones de esta incompletitud. Mientras el LHC intenta ir ma ¿s alla de las fronteras actuales de energ ¿¿a y luminosidad, se espera que f ¿¿sica nueva saldr ¿a de las diferencias pequen ¿as (pero estad ¿¿sticamente relevantes) entre predicciones teo ¿ricas y medidas ex- perimentales. Si de verdad hay sen ¿ales de f ¿¿sica nueva escondi ¿endose en las estad ¿¿sticas experimentales, es importante que la precisio ¿n que proporciona la teor ¿¿a pueda llegar a la requerida por los datos. Actualmente, las predicciones teo ¿ricas en colisionadores se realizan con las herramientas de la ¿teor ¿¿a perturbativa cua ¿ntica de campos¿ y para hacer predicciones relevantes y precisas para el LHC la communidad debe trabajar para avanzar las fronteras de alta multiplicidad y alta precisio ¿n. Esto involucra c ¿alculos t ¿ecnicos y dif ¿¿ciles que requieren una gran cantidad de esfuerzo humano, y por eso una direcci ¿on importante de investigaci ¿on es la construccio ¿n de herramientas ma ¿s tratables y automa ¿ticos para hacer estos c ¿alculos. La Automatizaci ¿on de Correciones NLO a gg ¿ H+ n Jets El trabajo de esta tesis empieza en el contexto de la frontera ¿multi-leg¿ con el c ¿alculo de vertices ¿R2¿ que son relevantes para la automatizaci ¿on de c ¿alculos NLO de procesos de Higgs ¿ n jets en el LHC cuando se uti- liza el m ¿etodo de OPP. Calculo las reglas de Feynman necesarias para los Lagrangianos del escalar y pseudo-escalar que permiten un estudio de las propiedades de la interaccio ¿n entre el boson de Higgs y el quark top. Renormalizacio ¿n de QCD en FDR El trabajo de esta tesis entonces continu ¿a en la frontera ¿multi-loop¿ te- niendo lugar en el contexto del m ¿etodo para c ¿alculos de ordenes ma ¿s altas llamado ¿Four Dimensional Regualarization/Renormalization¿ (FDR). Aqu ¿¿ desarrollo una manera de comparaci ¿on entre el met ¿odo FDR y el met ¿odo can ¿onico basado en regularizaci ¿on dimensional y renormalizacio ¿n orden a orden a traves de contrat ¿erminos y adema ¿s presento un algoritmo para la automatizacio ¿n del ¿defining expansion¿ de FDR. Esto me ha permitido de- terminar el cambio de constante de acoplamiento entre la esquema de MS y FDR a dos lazos y tambi ¿en elucidar la estructura de FDR que le permite dar resultados renormalizados sin la introduccio ¿n de contraterminos. Du- rante la investigaci ¿on encuentro que para poder mantener ¿sub-integration consistency¿ debo introducir una clase nueva de integrales que soluciona un problema parecido a la ruptura de unitaridad en el m ¿etodo de ¿four dimensional helicity¿ a dos-lazos. Conclusiones y Perspectivas En conclusio ¿n he llevado a cabo dos estudios separados en el campo de c ¿alculos de f ¿¿sica de precisio ¿n. Primero he calculado componentes necesar- ios para la automatizaci ¿on de correciones NLO en programas como Mad- Graph5 aMC@NLO o HELAC-NLO, permitiendo un estudio de las propiedades CP de la interaccio ¿n boson de Higgs/quark top. Desde la realizaci ¿on de este trabajo, la necesidad para este estilo de c ¿alculo hecho ¿a mano¿ se ha reducido por el desarrollo de un programa automatizado en el caso de teor ¿¿as renormalizables - NLOCT. Segundo, he llevado a cabo un estudio en el contexto de FDR para encontrar reglas de transici ¿on entre FDR y MS en regularizaci ¿on dimensional. Esto me ha permitido desarrollar un algo- ritmo autom ¿atico para el ¿FDR defining expansion¿ y tambi ¿en solucionar un problema ana ¿logo a la ruptura de unitaridad en FDR a dos-lazos. Este trabajo abre la posibilidad de aplicar FDR a c ¿alculos completos de dos-lazos y adema ¿s hace una sugerencia quede puede ser relevante para solucionar los problemas del m ¿etodo FDH.