Maik Petermann, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 2007 :

"QCD-Instantonen am LHC
Theoretische Aspekte"


"QCD-Instantons at LHC
Theoretical Aspects"



Schlagwörter: instanton, quantum chromodynamics, cross section, hadron collider, nonperturbative effect
PACS : 11.15.Kc, 12.38.Aw, 13.60.Hb
Volltext

Summary

Kurzfassung

Instantonen sind nichtperturbative, topologisch nichttriviale Feldkonfigurationen, die in jeder nichtabelschen Eichtheorie auftreten. Sie können als Tunnelprozesse zwischen Vakua unterschiedlicher topologischer Quantenzahl interpretiert werden. Obwohl Instantonen ein grundlegender theoretischer Bestandteil des Standardmodells sind, steht ein direkter experimenteller Nachweis ihrer Existenz bisher noch aus. In dieser Arbeit wird das generelle Entdeckungspotential von QCD-Instantonen am LHC mit Hilfe der Instanton-Störungsrechnung studiert. Hierbei kommt dem Übergang vom führenden Instantonprozess bei HERA zum entsprechenden Prozess am LHC besondere Bedeutung zu. Wesentliche Aspekte und Unterschiede zur tief-inelastischen Streuung erschließen sich bereits bei der Untersuchung des einfachsten Instanton-induzierten Prozesses. Aufbauend auf den dabei gewonnenen Erkenntnissen wird anschließend die Emission von Endzustandsgluonen bei der Berechnung inklusiver Wirkungsquerschnitte mit einbezogen. Im Vergleich zur tief-inelastischen Streuung wird hierbei eine erhebliche Anhebung des Wirkungsquerschnittes festgestellt.

Titel

Kurzfassung

Summary

Instantons are nonperturbative, topologically nontrivial field configurations, which occur in every nonabelian gauge theory. They can be understood as tunneling processes between topologically distinct vacua. Although being a basic theoretical aspect of the Standard Model, a direct experimental verification of instanton processes is still lacking. In this thesis the general discovery potential for QCD-instantons at the LHC is studied in detail by means of instanton perturbation theory. In this context the close correspondence between the leading instanton induced processes at HERA and at LHC becomes important. Essential aspects and differences to deep inelastic scattering can already be revealed by studying the simplest process. Based on these results inclusive cross sections are calculated including the emission of final state gluons. Compared to deep inelastic scattering, a large enhancement of the cross section is found.