Promotionsvortrag von Daniel Wendler

Signaturen von fehlender Energie bieten einen Einblick in die Physik jenseits des Standardmodells und entstehen sowohl durch modifizierte Wechselwirkungen der Neutrinos des Standardmodells als auch durch neue, unsichtbare Teilchen. In dieser Arbeit untersuchen wir die Phänomenologie fehlender Energie und konzentrieren uns dabei auf die effektive Feldtheorie des Standardmodells (SMEFT) und deren Erweiterung um ein Standardmodell-Singlet-Fermion. In der SMEFT leiten wir allgemeine Ausdrücke für inklusive Drell-Yan-Prozesse her und nutzen aktuelle LHC-Suchen mit fehlender Energie und (un)getagten Jets, um Wechselwirkungen der Dimension sechs einzugrenzen. Je nach Operator und Flavorstruktur des Operators, schränken aktuelle Daten effektive Skalen neuer Physik von etwa $\SIrange{1}{5}{\TeV}$ ein, während zukünftige Hadronen-Collider die Reichweite um bis zu einem Faktor acht verbessern können. Anschließend betrachten wir ein Singlet-Fermion $N$, mit dem sich Operatoren konstruieren lassen, welche die sichtbare oder die Gesamtbaryonenzahl verletzen und je nach Masse und Lebensdauer von $N$ zu Signaturen in Form von fehlender Energie, verschobenen Vertexen oder Multijet-Signaturen führen können. Aktuelle Daten zur fehlenden Energie untersuchen effektive Skalen bis zu etwa $\SI{11}{\TeV}$, wobei Suchen nach verschobenen Vertexen eine Empfindlichkeit für $M_N \sim \SI{10}{\GeV}$ bieten und Multijet-Suchen Skalen bis zu einigen $\si{\TeV}$ für $M_N \gtrsim \SI{100}{\GeV}$ einschränken. Wir verknüpfen diese Beschränkungen aus Kollisionsversuchen zudem mit Niedrigenergie-Zerfällen von Baryonen und Top-Quarks, expliziten Ultraviolett-Ergänzungen und der B-Mesogenese. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, wie Observablen der fehlenden Energie einen gemeinsamen Rahmen für die Untersuchung verschiedener Ausprägungen unsichtbarer neuer Physik über verschiedene Energieskalen hinweg bieten.