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Electro-weak physics with forward dynamics at LEP

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Section: 1.2 Chapter: 1 e+e ! W+e ! f1 f2f3 f4 (1.3)Despite, strictly speaking, both sub-processes (1.2) and (1.3) always occursimultaneously and are indistinguishable, (1.2) dominates if the electron isemitted at large angle whereas (1.3) dominates if the electron is emitted inthe very forward region since in this region the propagator of the t-channelphoton becomes very large.In this thesis we will deal with the process (1.3), i.e. we will restrictthe kinematical range to forwardly emitted electrons. This signal is usuallyreferred to as single-W events since only the two nal jets are detected.The importance of this process has been emphasized since long time ago.In the lep2 energy range it is important in order to study the self inter-action of the gauge bosons, together with the process (1.2), whereas in theLinear Collider energy regime it becomes the most important standard modelprocess. In [40{44] cross sections and distributions are given in the approx-imation of real W -boson production either by [40{42] studying the reactione+e ! eW+ or by [43{47] employing the Weizsacker-Williams [48{50]equivalent-photon approximation for the t-channel photon. In [40{47] it hasbeen pointed out the relevance of this process to the study of trilinear gaugeboson couplings and some assessment of the sensitivityhasbeen given. Thefull four-fermion calculation, including the crucial e ect of fermion masses,has been presented in [51] where the lep2 sensitivity to anomalous gaugecouplings has been studied.Measurements of the single-W cross section and the corresponding boundson anomalous gauge couplings have been reported by the lep collaborations[52]. The forecasted nal accuracy is of the order of 1% 2% [53] andtherefore an accurate theoretical prediction for cross section and distributionsis mandatory.The calculation of the cross section for single-W processes poses severalnon trivial theoretical problems. For a realistic account of gauge bosons prop-erties it is mandatory to include the gauge boson width in the propagator.In general this mixes a xed order calculation with an all order resumma-tion of a class of Feynman diagrams and introduces a violation of the Wardidentities of the theory. This issue is of special importance here since, due tothe t-channel photon exchange, even atiny violation of qed Ward identitiesis enhanced by a factor of s=m2e. This is indeed the case if a running widthis used in the calculation. This problem has been extensively studied [54]and several options to address this problem have been explored. By com-paring with the fermion loop scheme, which [54,55] preserves both U(1) andSU(2) Ward identities, it has been shown that the xed width scheme (which10
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Electro-weak physics with forward dynamics at LEP

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Informazioni tesi

  Autore: Andrea Pallavicini
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Dottorato in Fisica, indirizzo di Fisica Teorica e Matematica
Anno: 1999
Docente/Relatore: Oreste Nicrosini
Istituito da: Università degli Studi di Pavia
Dipartimento: Fisica Nucleare e Teorica
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 102

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monte carlo
phenomenology
quantum mechanics
numerical computation
perturbative calculation
electron-positron collider
electrodynamics
high energy physics
numerical simulations
quantum field theory

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