Elektroslabe interakcije u efektivnoj teoriji polja

master's thesis

• Title (english): Electroweak interactions in effective field theory
• Author: Ivan Vujmilović
• Mentor: Ivan Nišandžić (mentor)
• Mentor: Krešimir Kumerički (komentor)
• Committee member: Krešimir Kumerički (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Ivan Nišandžić (član povjerenstva)
• Committee member: Vuko Brigljević (član povjerenstva)
• Committee member: Nikola Poljak (član povjerenstva)
• Committee member: Davor Horvatić (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Science; (Department of Physics); Zagreb
• Defense date and country: 2023-07-05, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: NATURAL SCIENCES; Physics

Abstract

U procesima međudjelovanja elementarnih čestica u kojima postoji veliki omjer između karakterističnih energijskih skala, poput značajne razlike u masama interagirajućih čestica, moguće je potpun lagranžijan koji opisuje takve procese zapisati kao (u pravilu) beskonačan zbroj jednostavnijih interakcijskih članova koji sadržavaju samo produkte polja laganih čestica (odnosno stupnjeva slobode). Uz svaki takav član pojavljuju se Wilsonov koeficijent kao i odgovarajuće potencije omjera masa (ili impulsa) laganih čestica i masa teških čestica koje potiskuju doprinose viših redova. Sustavno aproksimiranje pune teorije (odnosno lagranžijana) do proizvoljnog reda u omjeru spomenutih energijskih skala naziva se efektivnom teorijom polja. Nama je ovdje cilj pronaći efektivan niskoenergijski opis četverokvarkovske interakcije uzimajući u obzir čitav Standardni model čestične fizike (u nastavku: SM), a ponajprije elektroslabu interkaciju i kvantnu kromodinamiku do jedne petlje. Izračunom relevantnih amplituda u okviru Standardnog modela i usporedujući rezultate s onima u efektivnoj teoriji dobivamo eksplicitne izraze za tražene Wilsonove koeficijente u ovisnosti o elektroslaboj i kvantno-kromodinamičkoj konstanti vezanja. Posljednje nam omogućuje rješavanje jednadžbi renormalizacijske grupe iz čega određujemo klizanje Wilsonovih koeficijenata u ovisnosti o energijskoj skali procesa koji promatramo i njihovu vrijednost na skali mase b (bottom) kvarka. Na koncu dana je približna usporedba teorijski izračunatih vrijednosti Wilsonovih koeficijenata efektivne teorije i eksperimentalnih rezultata dobivenih na temelju različitih modova raspada B¯0 mezona.

Abstract (english)

Whenever there is a large gap between physical energy scales present in elementary particle processes, such as masses of interacting particles, it is possible to rewrite the complete lagrangian describing such processes as an (in general) infinite sum of simpler interaction terms which contain only products of light particle fields (i. e. degrees of freedom). With each term in the series there is a Wilson coefficient and a corresponding power of the ratio of relevant light particle mass or momentum and heavy particle mass which suppresses higher order terms. The scheme with which the full theory is approximated as a finite sum of aforementioned interaction terms is called an effective field theory. Our goal in this work was to find an effective low-energy description of four-quark interactions, taking into the account the whole Standard Model of particle physics (abbreviation: SM) and electroweak interaction together with QCD to one-loop level in particular. Through the calculation of rele vant four-quark amplitudes in the full theory (the SM), finding its infrared limit and comparing the results to the ones calculated in an effective field theory we obtain the expressions which link the Wilson coefficients with the electroweak and strong coupling constants. Following on this, we use the renormalization group equations to determine the running of coefficients and calculate the values of Wilson coefficients at the relevant energy scale, the mass of the b quark. At the end we compare the theoretical results with experimental observations of various decay modes of the B¯0 meson.

• Keywords: efektivna teorija polja; elektroslaba interakcija; jednadžba renormalizacijske grupe
• Keywords (english): effective field theory; electroweak interaction; renormalization group equation
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:052328
• Study programme: Title: The University Integrated Undergraduate and Graduate Programme in Physics; Research Physics; specializations in: Research Physics; Course: Research Physics; Study programme type: university; Study level: integrated undergraduate and graduate; Academic / professional title: sveučilišni magistar fizike (sveučilišni magistar fizike)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2023-11-29 12:46:21