Promotionsvortrag von Tim Fabian Höhne

Diese Dissertation beinhaltet aktuelle Anwendungen des auf der Renormierungsgruppe (RG) basierenden Konzepts der Planckskalensicherheit (PS) in der Modellbildung jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik (SM, BSM). PS bezeichnet dabei ein RG-Laufen aller Kopplungen bis zum Quantengravitationsregime an der Planckskala ohne Vakuuminstabilitäten und Landau-Pole. Dazu muss die Metastabilität des SM Higgspotentials behoben werden. Wir gehen diese Aufgabe in minimalen SM-Erweiterungen mit vektorartigen Fermionen, Singulett-Skalaren oder beiden, mit oder ohne flavour an. Dazu untersuchen wir die RG-Flüsse dieser Modelle in höheren Schleifenordnungen sowie die gesamten durch BSM-Massen, -Multiplizitäten, -Ladungen und -Kopplungen aufgespannten verfügbaren Parameterräume. Dabei enthüllen und charakterisieren wir mehrere fundamentale RG-Mechanismen für PS, sowie deren Zusammenspiel. Die Forderung nach PS impliziert dann Bedingungen an die BSM-Parameter. Wir studieren auch die Beschleunigerphänomenologie unsere Modelle, insbesondere im Hinblick auf die Komplementarität zwischen phänomenologischen und PS-Bedingungen an Parameter. Danach widmen wir uns einer komplexeren Klasse von BSM Modellen, nämlich anomaliefreien, flavour-vollen Z‘-Modellen. Das Z‘-Boson kann flavour-verändernde neutrale Ströme auf Baumgraphenniveau induzieren, die im SM Schleifen- und Cabibbo-Kobayashi-Maskawa- unterdrückt sind. Daher sind Z‘--Modelle natürliche Kandidaten um experimentell gemessene Abweichungen einiger flavour- Observablen von ihrer SM-Vorhersage zu erklären. Insbesondere fokussieren wir uns dabei auf die anhaltenden Anomalien im Zusammenhang mit b -> s μ+ μ-  Übergängen sowie die unerwartet große CP- und U-Spin-Verletzung in  D0 -> K+ K- , π+ π- Zerfällen. Allerdings treten in Z‘-Modellen typischerweise niederenergetische Landau-Pole auf, durch die die Theorien ihre Vorhersagekraft verlieren. Wir zeigen, wie in Z‘-Modellen die Anomalien im beauty- und charm-Sektor jeweils aufgelöst und gleichzeitig Landau-Pole hinter die Planckskala geschoben werden können. Dadurch ergeben sich präzise Vorhersagen für charakteristische, phänomenologische Signaturen, die an Beschleunigern gesucht werden können.