Analysis of dynamical models extending the standard model with heavy leptons

Abstract

Bu tezde, Standart Model'i genişleten modellerin ağır leptonlar ile bazı analizleri sunuldu. Anormal etkileşmeler ve sicim esinli$E_6$ model etkileri ağır lepton için gelecek $e^+e^-$ (ILC ve CLIC), $ep$ (THERA, LHeC ve Linac$/otimes$LHC) ve $pp$ (LHC)çarpışmalarında incelendi. Bu tez bu yüzden, yeni fiziğe, sicim esinli $E_6$ model, anormal etkileşmeler ve yeni lepton ailekuşağı olarak adlandırılan üç yeni bakış açısını motive etmektedir. Diferansiyel tesir kesiti için analitik ifadelertüretilmiş ve nümerik sonuçlar sunulmuştur. Ağır leptonların üretim, fon ve sinyalleri analiz edilmiştir.Uygun parametrelerin optimal seçimi ve optimal kinematik sınırlarla sicim esinli $E_6$ modelde, Linac$/otimes$LHC'de 3000GeV ve ILC'de 2750 GeV ağır leptonların gözlenebilmesi olası iken, anormal etkileşmelerde LHeC'de 650 GeV, ILC'de 350 GeV ve LHC'de 650 GeV ağır leptonların SS$/geq$3 kriterine göre gözlenebildiği gösterilmiştir. Diğer taraftan, geleneksel kriter SS$/geq$3'egöre, bu tezde kullandığımız modeller ile THERA, düşük ışınlığından dolayı, ağır lepton sinyalleri incelemesi için yeterli değildir.

In this thesis, some analysis of models which are extending the Standard Model with heavy leptons are presented. Effects ofanomalous interactions and string inspired $E_6$ model are investigated for heavy lepton production at future $e^+e^-$ (ILCand CLIC), $ep$ (THERA, LHeC and Linac$/otimes$LHC) and $pp$ (LHC) collisions. Hence, this thesis motivates three new aspects of new physics together, namely, string inspired $E_6$ model, anomalous interactions and a new generation of lepton family. Analytical expressions for the differential cross-sections are derived and numerical results are presented. The production, backgrounds and signatures of heavy leptons are analyzed.It is shown that, with optimal choices of relevant parameters and optimal kinematical cuts, observation of heavy leptons with masses 3000 GeV at Linac$/otimes$LHC and 2750 GeV at ILC is possible in string inspired $E_6$ model while heavy leptons with masses 650 GeV at LHeC, 350 GeV at ILC and 650 GeV at the LHC is possible with anomalous couplings according to the criteria of SS$/geq$3. On the other hand, with the models we used in this thesis, according to the conventional criteria of SS$/geq$3, THERA is not capable for searching heavy lepton signals due to its low luminosity.