Promotionsvortrag von Cornelius Grunwald
- Verteidigung
Development of tools for Bayesian data analysis and their application in the search for physics beyond the Standard Model
In dieser Arbeit werden Methoden der Bayes’schen Datenanalyse bei der Suche nach Physik jenseits des Standardmodells (BSM) eingesetzt. Eine neue Implementation des Bayesian Analysis Toolkit in Julia (BAT.jl) wird als modernes Datenanalyse-Framework vorgestellt, welches für Bayes’sche Inferenz benötigte Algorithmen bereitstellt. Ferner wird das Paket EFTfitter.jl für Interpretationen von Messungen im Rahmen von effektiven Feldtheorien (EFTs) vorgestellt. Es ermöglicht die Kombination von Messungen und die Schätzung von Parametern mit Bayes’scher Inferenz. Beide Programme werden für indirekte BSM-Suchen unter Verwendung eines EFT-Ansatzes eingesetzt. Wilson-Koeffizienten von Dimension-Sechs-Operatoren aus dem Top-Quark-Sektor der Standard Model effective field theory (SMEFT) werden eingeschränkt und Möglichkeiten zur Verbesserung von Fits der SMEFT-Koeffizienten werden untersucht. Es werden Studien zu den Auswirkungen von Korrelationen zwischen den Unsicherheiten der Messungen auf die Ergebnisse von SMEFT-Fits durchgeführt. Dabei wird gezeigt, dass die Korrelationen einen signifikanten Einfluss auf die resultierenden Einschränkungen haben können und die wesentlichen Komponenten sein können, die darüber entscheiden, ob Abweichungen vom Standardmodell der Teilchenphysik beobachtet werden oder nicht, insbesondere wenn zukünftige Messungen mit reduzierten Unsicherheiten angenommen werden. Darüber hinaus werden Studien zur Kombination von Top-Quark- und Flavor-Physik-Observablen für SMEFT-Interpretationen durchgeführt, und es werden die notwendigen Schritte für kombinierte Fits diskutiert. Starke Synergieeffekte zwischen Top-Quark-Prozessen und b --> s Übergängen für die Einschränkung von SMEFT Wilson-Koeffizienten des Top-Quark Sektors werden beobachtet. Es wird gezeigt, dass aufgrund von sich ergänzenden Sensitivitäten, die Kombination solcher Observablen von verschiedenen Energieskalen die resultierenden Einschränkungen bedeutend verbessern kann. Zukunftsszenarien, die Messungen von HL-LHC, Belle II und CLIC annehmen, werden untersucht, und ihr Potenzial zur Verbesserung der Einschränkungen von bis zu elf SMEFT-Wilson-Koeffizienten wird aufgezeigt. Die Vorteile orthogonaler Einschränkungen in mehrdimensionalen Phasenräumen für das Auflösen von mehrdeutigen Lösungen werden herausgestellt. Die in dieser Arbeit vorgestellten SMEFT-Studien demonstrieren die Leistungsfähigkeit der neu implementierten Pakete BAT.jl und EFTfitter.jl für BSM-Analysen.