Theoretische Grundlagen und phänomenologische Konsequenzen supersymmetrischer Erweiterungen des Standardmodells der Elementarteilchenphysik

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Das Standardmodell der Elementarteilchenphysik beschreibt äußerst erfolgreich drei der vier bekannten fundamentalen Kräfte: die elektromagnetische, die schwache und die starke Kraft. Es gibt große Anstrengungen, nicht nur diese drei Kräfte zu einer Kraft zu vereinheitlichen, sondern auch die Gravitation mit einzubeziehen. Superstringtheorie, der bisher vielversprechenste Kandidat in dieser Richtung, macht drei grundsätzliche Vorhersagen: (i) die Existenz der Gravitation, (ii) die Existenz von zusätzlichen Raum-Zeit-Dimensionen und (iii) die Existenz von Supersymmetrie. Supersymmetrie ist eine Erweiterung des klassischen Symmetriegedankens, in der Bosonen in Fermionen übergeführt werden und vice versa. Als Konsequenz werden für die Standardmodellteilchen Partnerteilchen vorhergesagt. Die Suche nach diesen supersymmetrischen Partnern und deren Erforschung ist ein wesentlicher Punkt des experimentellen Programms zukünftiger Experimente wie dem „Large Hadron Collider oder einem zukünftigen „International Linear Collider . In diesem Projekt soll zum einem die theoretische Unsicherheit in der Berechnung des supersymmetrischen Massenspektrums für den Fall großer Hierarchien verringert werden. Zum anderen sollen Observable erarbeitet werden, die (a) die supersymmetrische Natur der am LHC neu entdeckten Teilchen bestätigen sollen, (b) Informationen über vorhergesagte aber noch nicht entdeckte Teilchen liefern und (c) helfen, zwischen verschiedenen supersymmetrischen Modellen zu unterscheiden.