This Thesis reviews an extension of the MSSM by the addition of an anomalous abelian vector multiplet and contains some original results concerning the phenomenology of an anomalous Z'. The review part covers an introduction of the MSSM focusing on its main features, a discussion on the chiral anomalies and how to cancel them in the Standard Model and by the Green-Schwarz mechanism. Then, the original results are presented. We build the Lagrangian for the Minimal Anomalous U(1)' Extension of the MSSM where the anomalies are cancelled by the Green-Schwarz mechanism and the addition of Chern-Simons terms, stressing the main differences between our model and the MSSM. The advantage of this choice over the standard one is that it allows for arbitrary values of the quantum numbers of the extra U(1). As a first step towards the study of hadron annihilations producing four leptons in the final state (a clean signal which might be studied at LHC) we then compute the decays Z' o Z_0 g and Z' o Z_0 Z_0. We find that the largest values of the decay rate are sim 10^{-4} GeV, while the expected number of events per year at LHC is at most of the order of 10. Then we compute the relic density predicted by our model with a new dark matter candidate, the axino, which is the LSP of the theory. We see that agreement with experimental data implies the assumption that the NLSP is a bino-like particle almost degenerate in mass to the axino.

Questa Tesi analizza un'estensione del MSSM tramite l'aggiunta di un multipletto vettoriale abeliano anomalo e contiene alcuni risultati originali riguar- danti la fenomenologia di uno $Z'$ anomalo. La parte di rassegna presenta un'introduzione sul MSSM e le sue caratteristiche principali, una discussione sulle anomalie chirali e come cancellarle nel Modello Standard e tramite il meccanismo di Green-Schwarz. Quindi, vengono presentati i risultati originali. Costruiamo la Lagrangiana per la ``Minimal Anomalous U(1)'Extension of the MSSM'', dove le anomalie sono cancellate con il meccanismo di Green-Scharwz e l'aggiunta dei termini di Chern-Simons, sottolineando le principali caratteristiche tra il nostro modello e il MSSM. Il vantaggio di questa scelta rispetto alla standard è che permette valori arbitrari dei numeri quantici dell'extra U(1). Come primo passo verso lo studio delle collisioni adroniche che producono 4 leptoni nello stato finale (un segnale chiaro che potrebbe essere studiato a LHC) calcoliamo quindi i decadimenti Z' o Z_0 gamma and Z' o Z_0 Z_0. Troviamo che i valori più grandi per i tassi di decadimento sono sim 10^{-4} GeV, mentre il numero previsto di eventi all'anno in LHC è al massimo dell'ordine di 10. Quindi calcoliamo la densità residua predetta dal nostro modello con un nuovo candidato di materia oscura, l'axino, che è la LSP della teoria. Notiamo che l'accordo con i dati sperimentali implica l'assunzione che la NLSP sia una particella ``bino-like'' quasi degenere in massa con l'axino.

Racioppi, A. (2009). Anomalies, U(1)' and the MSSM.

Anomalies, U(1)' and the MSSM

RACIOPPI, ANTONIO
2009

Abstract

Questa Tesi analizza un'estensione del MSSM tramite l'aggiunta di un multipletto vettoriale abeliano anomalo e contiene alcuni risultati originali riguar- danti la fenomenologia di uno $Z'$ anomalo. La parte di rassegna presenta un'introduzione sul MSSM e le sue caratteristiche principali, una discussione sulle anomalie chirali e come cancellarle nel Modello Standard e tramite il meccanismo di Green-Schwarz. Quindi, vengono presentati i risultati originali. Costruiamo la Lagrangiana per la ``Minimal Anomalous U(1)'Extension of the MSSM'', dove le anomalie sono cancellate con il meccanismo di Green-Scharwz e l'aggiunta dei termini di Chern-Simons, sottolineando le principali caratteristiche tra il nostro modello e il MSSM. Il vantaggio di questa scelta rispetto alla standard è che permette valori arbitrari dei numeri quantici dell'extra U(1). Come primo passo verso lo studio delle collisioni adroniche che producono 4 leptoni nello stato finale (un segnale chiaro che potrebbe essere studiato a LHC) calcoliamo quindi i decadimenti Z' o Z_0 gamma and Z' o Z_0 Z_0. Troviamo che i valori più grandi per i tassi di decadimento sono sim 10^{-4} GeV, mentre il numero previsto di eventi all'anno in LHC è al massimo dell'ordine di 10. Quindi calcoliamo la densità residua predetta dal nostro modello con un nuovo candidato di materia oscura, l'axino, che è la LSP della teoria. Notiamo che l'accordo con i dati sperimentali implica l'assunzione che la NLSP sia una particella ``bino-like'' quasi degenere in massa con l'axino.
A.A. 2007/2008
Fisica
21.
This Thesis reviews an extension of the MSSM by the addition of an anomalous abelian vector multiplet and contains some original results concerning the phenomenology of an anomalous Z'. The review part covers an introduction of the MSSM focusing on its main features, a discussion on the chiral anomalies and how to cancel them in the Standard Model and by the Green-Schwarz mechanism. Then, the original results are presented. We build the Lagrangian for the Minimal Anomalous U(1)' Extension of the MSSM where the anomalies are cancelled by the Green-Schwarz mechanism and the addition of Chern-Simons terms, stressing the main differences between our model and the MSSM. The advantage of this choice over the standard one is that it allows for arbitrary values of the quantum numbers of the extra U(1). As a first step towards the study of hadron annihilations producing four leptons in the final state (a clean signal which might be studied at LHC) we then compute the decays Z' o Z_0 g and Z' o Z_0 Z_0. We find that the largest values of the decay rate are sim 10^{-4} GeV, while the expected number of events per year at LHC is at most of the order of 10. Then we compute the relic density predicted by our model with a new dark matter candidate, the axino, which is the LSP of the theory. We see that agreement with experimental data implies the assumption that the NLSP is a bino-like particle almost degenerate in mass to the axino.
MSSM; Z'; LHC; U(1)'
anomalie
Settore FIS/01 - Fisica Sperimentale
Settore FIS/04 - Fisica Nucleare e Subnucleare
English
Tesi di dottorato
Racioppi, A. (2009). Anomalies, U(1)' and the MSSM.
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