Kurzfassung
Die vorliegende Arbeit erörtert die Übereinstimmung verschiedener
Little - Higgs - Modelle mit den bis Sommer 2013 an
Teilchenbeschleunigern gesammelten Daten und die Aussicht auf
mögliche Entdeckungen von und Massenbestimmungsmethoden für
Anzeichen neuer Physik durch den geplanten Betrieb des LHC mit einer
höheren Schwerpunktsenergie. Little - Higgs - Modelle gehören zu
einer Klasse von Erweiterungen des Standard - (Higgs - ) Modells, die
oberhalb der elektroschwachen Skala v ein Regime starker
Wechselwirkung bei einer Skala Λ = 4 π f vorhersagt. Das
Higgs Boson geht als Pseudo - Goldstone Boson aus einer approximativen
globalen Symmetrie hervor, die bei der Skala f spontan gebrochen
wird. Der kollektive Symmetrie - Brechungs - Mechanismus bewirkt dabei
eine natürliche Hierarchie zwischen den Skalen Λ und v: Die
Ein - Schleifen - Diagramme, die den Higgs - Massen - Term generieren, sind
zwangsläufig höchstens logarithmisch abhänging von $/Lambda$.
Dadurch kann ein natürlicherweise leichtes Higgs Boson innerhalb
einer bis zu einer Skala von der Ordnung 10 TeV
perturbativen Theorie konsistent verwirklicht werden. Der Parameterraum
von drei prominenten Beispielen von Little - Higgs - Modellen, nämlich
des Simplest Little Higgs Modells, des Littlest Higgs Modells und des
Littlest Higgs Modells mit T - Parität wurde auf übereinstimmung mit
elektroschwachen Präzisionsobservablen und den LHC Daten bezüglich
Higgs-Eigenschaften und der direkten Suche nach neuen Teilchen (bei
√s = 7,8 TeV und bis zu 25 fb-1 integrierter Luminosität) untersucht. Mit einer
festgelegten statistischen Genauigkeit werden untere Grenzen für die
Skala f ermittelt, die es erlauben, die Natürlichkeit der
verschiedenen Modelle zu beurteilen. Ausserdem werden in dieser Arbeit
Optimierungsmöglichkeiten für die direkte Suche nach neuen Teilchen
unter Annahme eines Little - Higgs - Signals sowie geeignete Methoden zur
Massenbestimmung, die auf den √s = 13,14 TeV
Betrieb des LHC zugeschnitten sind, vorgeschlagen und ausführlich
diskutiert. Besondere Aufmerksamkeit wird Endzuständen mit entweder
sehr grossem oder verschwindend geringem Anteil von fehlendem
Transversal - Impuls geschenkt. Insbesondere wird eine eignens für die
Entdeckung und Massenbestimmung eines Top - Partners optimierte Suche an
Beschleunigern, die auf Jet-Substruktur-Methoden und optimierten
kinematischen Selektionsschnitten basiert, sowie eine Methode zur
Massenbestimmung für die Topologie von semi - unsichtbar zerfallenden
Teilchen, die paarweise durch den Zerfall einer Resonanz produziert
wurden, vorgeschlagen.
This thesis discusses the consistency of different Little Higgs models
with the collected collider data as of the summer of 2013. Moreover,
future prospects for possible discoveries and mass measurement methods
of new physics signals at the foreseen LHC run II with increased
center - of - mass energy are presented. Little Higgs models belong to a
class of extensions of the Standard Higgs model, predicting a strong
interaction regime at a compositeness scale Λ = 4 π f above
the electroweak scale v. The Higgs boson arises as a
pseudo - Goldstone boson of an approximate global symmetry spontaneously
broken at the scale f. A natural hierarchy between the compositeness
and the electroweak scale is introduced by the Collective Symmetry
Breaking mechanism: one - loop diagrams generating the Higgs mass term
are forced to be at most logarithmically sensitive to Λ. A
naturally light Higgs boson can thus be accommodated, consistently with
a perturbative theory until a scale of order 10 TeV. We
have probed the parameter space of three prominent examples of Little
Higgs models, namely the Simplest Little Higgs model, the Littlest
Higgs model, and the Littlest Higgs model with T - parity, against
electroweak precision observables and the collected LHC data concerning
both Higgs properties and direct searches for new particles, with √s = 7.8 TeV and up to 25 fb-1
of integrated luminosity. Lower bounds on the scale f are set, within
a certain degree of confidence level, which allow to draw conclusions
on the ``naturalness'' of the different models. Optimisations of the
existing direct searches setups, assuming a Little Higgs signal, as
well as dedicated mass measurement methods designed for the foreseen
LHC runs with √s = 13.14 TeV are thoroughly
discussed and proposed in this thesis. Special attention will be
dedicated to final states including either a large or negligible
fraction of missing transverse momentum. In particular, we will propose
a dedicated collider search tailored for the discovery and mass
measurement of a top partner, exploiting jet - substructure techniques
and optimised kinematical selection cuts, as well as a mass measurement
method for the topology of semi - invisibly decaying particles, pair
produced from the decay of a resonance.