Higher curvature gravity in large extra dimensions: Phenomenological implications

Abstract

Bu tez, uzun ek boyutlarda yüksek e ???? rilikli çekimin ve onun fenomenolojikuygulamalarının ayrıntılı bir çalı ???? masına adanmı ???? tır. Bu tez, Einstein-Hilbertterimindeki e ???? rilik skaleri R yerine R'nin bir genel fonksiyonu olan f(R)'ninkonulması yoluyla yüksek boyutlu Einstein kütleçekiminin de ???? i ???? tirilmesiyle olu ???? an,zar maddeleri arasındaki etkin etkile ???? imlerin bir tartı ???? ması olarak tasarlanmı ???? tır.Bu çalı ???? mada, ek boyutlarla ve uzun ek boyutlarda yüksek e ???? rilikli çekimleilgili bölümleri takiben, graviton yayıcıyı türettik ve daha sonra parçacık etkile???? imlerindeki sanal graviton alı ???? verisinin gücünü çözümledik. f(R) kütleçekimetkilerinin, kütleli ayar bosonlarını, a ???? ır fermionları ya da Higgs bosonunu içerenyüksek-enerji yöntemleriyle en iyi sekilde çözümlendi ???? i sonucuna vardık. f(R)kütleçekim öngörülerinin ve Arkani-Hamed-Dvali-Dimopoulos (ADD) senaryosutahminlerinin kar ???? ıla ???? tırmalı bir çüzümlemesini canlandırdık ve f ''(0) artı de ???? erlive yüksek boyutlardaki kütleçekiminin temel ölçe ???? iyle kar ???? ıla ???? tırılabilir oldu ???? unda,birincisinin sonrakiyle çeki ???? ti ???? ini bulduk (Demir ve Tanyıldızı 2006). Ayrıca,gravitonun zarda lokalize maddeye bozunumunun yanısıra zardan gravitonyayılmasını da kısaca tartıstık ve bunların ADD beklentileriyle hemen hemen hiççeki ???? emedi ???? ini bulduk.Son olarak uzun ek uzaysal boyutlarda yüksek e ???? rilikli kütleçekimetkile ???? imlerinin olası varlı ???? ının günümüzdeki ve gelecekteki çarpı ???? tırıcı deneylerindekar ???? ıla ???? abilece ???? imiz çesitli i ???? aretler sundu ???? unu tartı ???? tık.

This thesis is devoted to a detailed study of the higher curvature gravity andits phenomenological implications in large extra dimensions. This work is intended asa discussion of effective interactions among brane matter induced by modifications ofhigher dimensional Einstein gravity via the replacement of Einstein-Hilbert termwith a generic function f(R) of the curvature scalar R .In this work, following the introductory chapters on extra dimensions andhigher curvature gravity in large extra dimensions, we derive the gravitonpropagator and then we analyze impact of virtual graviton exchange on interactionsamong brane matter. We find that f(R) gravity effects are best probed by highenergyprocesses involving massive gauge bosons, heavy fermions or the Higgs boson.We perform a comparative analysis of the predictions of f(R) gravity and ofArkani-Hamed, Dimopoulos and Dvali (ADD) scenario, and find that the formercompetes with the latter when f ``(0) is positive and comparable to thefundamental scale of gravity in higher dimensions (Demir and Tanyıldızı 2006). Inaddition, we briefly discuss graviton emission from the brane as well as its decays intobrane-localized matter and we find that they hardly compete with the ADDexpectations.Consequently, we discussed that possible existence of higher-curvaturegravitational interactions in large extra spatial dimensions opens up varioussignatures to be confronted with existing and future collider experiments.