Estimar de forma realista o alcance de descoberta de um experimento de colisão de altas energias, como o realizado no Large Hadron Collider (LHC) do CERN, é uma tarefa complexa, principalmente em vista das técnicas de simulação de eventos e dos métodos de estatística multivariada utilizadas pelas colaborações experimentais na comparação dos dados com as predições teóricas. Descobrir uma nova partícula, contudo, é apenas o primeiro passo na investigação experimental. De modo a estabelecer qual dos eventuais modelos teóricos concorrentes é favorecido pelos dados, torna-se imprescindível o estudo das propriedades desta nova partícula e de suas interações com o restante do espectro. Informações como os números quânticos de spin, conjugação de carga ($C$) e paridade ($P$), podem ser obtidas através do estudo das correlações entre os momentos das partículas produzidas codificadas nas distribuições cinemáticas. O discernimento entre os vários modelos, portanto, passa a ser um problema de combinar todas estas informações de forma eficiente e compará-las aos dados experimentais através de um teste estatístico e decidindo, assim, pela confirmação ou não de um novo sinal e sobre o modelo que melhor explica aqueles dados. No trabalho realizado nesta tese, investigamos o limite do LHC, operando a uma energia de centro-de-massa de 14 TeV, para a descoberta de um modelo supersimétrico (SUSY) simplificado e de seu discernimento em relação a um modelo de dimensões extras universais mínimas (MUED), usando eventos de produção de novas partículas coloridas decaindo, através de cadeias curtas, em jatos e missing energy. Nossa abordagem avança em diversos aspectos em comparação a fenomenologias mais simplificadas: utilizando uma análise estatística multivariada, levando em conta incertezas sistemáticas nas normalizações das seções de choque e no formato das distribuições, empregando técnicas de identificação de jatos de quarks e glúons para uma melhor separação dos backgrounds do Modelo padrão (MP), escaneando e otimizando os cortes retangulares, simulando eventos de forma cuidadosa e com correções de ordem superior da cromodinâmica quântica (QCD). Eventos de SUSY e MUED foram simulados para 150 diferentes espectros de massa, ainda não excluídos pelo LHC, e estimamos o potencial de descoberta e de discernimento SUSY versus MUED no plano de massas de squarks e gluinos utilizando as técnicas acima mencionadas. Mostramos, em primeiro lugar, que mesmo de forma simplificada, inserir incertezas sistemáticas é essencial para uma estimativa mais realista do potencial do acelerador, principalmente no que diz respeito ao aumento de luminosidade integrada. Para incertezas nas normalizações da ordem de 20%, o ganho no potencial de busca torna-se mais limitado. Por exemplo, passando de 100 a 3000 fb$^{-1}$, o alcance na massa dos squarks aumenta de 2.8 para ~ 3.1$ TeV, ao passo que, sem levar em conta estas incertezas, a estimativa é mais otimista, indo de 3.0 a ~ 3.5 TeV para as mesmas luminosidades. Performance similar é observada no discernimento SUSY versus MUED, onde é possível obter uma significância de $5\\sigma$ para massas de squarks de até ~ 2.7 TeV e gluinos ~ 5 TeV, mantendo-se as incertezas sistemáticas a um nível menor do que 10% aproximadamente. De forma geral, concluímos que um modelo supersimétrico simplificado, como o estudado aqui, pode ser descoberto e confirmado (em relação a um dos seus mais populares concorrentes, MUED) para um espectro com squarks, gluinos e neutralinos de aproximadamente 2.5, 5.0 e 0.3 TeV, respectivamente, se as incertezas sistemáticas puderem ser controladas a um nível de 10 % ou menos, após 3 ab$^{-1}$ de luminosidade integrada. / The problem of estimating, in a realistic way, the reach of an experiment in high energy physics, such as the CERN Large Hadron Collider (LHC), is a difficult task. Specially due to the simulations techniques and the multivariate statistics for data and theory comparisons, used by experimental collaborations. The discovery of a new particle is just the first step in the experimental exploration. The properties of this particle, like parity, spin and charge are conditions to assert which physics model is favored by the collected data. It is possible to measure these properties with the analyses of the particle momentum correlations through the kinematical distributions. The discriminations among different models turns into a problem of combining all this informations, in a efficient way, and compare with experimental data through a statistical test, and choosing for the confirmation or exclusion of a signal and which model best describes the data. In this work, we investigate the limits of the LHC, working in a center of mass energy of 14 TeV, for the discovery of a simplified model of supersymmetry (SUSY) and the discrimination with a model of minimal universal extra dimensions (MUED), using productions of heavy colored particles decaying, through short decays chains, in jets and missing energy. Our approach progresses in different aspects compared with simplified phenomenological analyses: we used a multivariate statistical analysis, considered systematical uncertainties in the rate and shape of distributions, implemented techniques of quarks and gluons jet tagging identification for a good separation between signal and backgrounds, scanning for the best rectangular cuts and simulating events in a careful way with 1-loop corrections from quantum chromodynamics. Our events were simulated for 150 different mass spectrums, not excluded by the LHC, and we estimate the potencial for discovery and discrimination of SUSY versus MUED in a squarks-gluinos mass plane, using the techniques mentioned above. We proved, in first place, that even in a simplified way, inserting systematical uncertainties it\'s essential for an estimative more realistic of the collider\'s reach, mainly with the increasing of integrated luminosity. For systematical rate uncertainties in the distribution of 20%, the gain in the discovery potencial is very limited. For example, increasing from 100 to 3000 fb$^{-1}$, the reach in the squark mass increase from ~ 2.8 to 3.1 TeV. On the other hand, without systematical uncertainties in rate distributions, the reach is more optimistic, from 3.0 TeV to ~ 3.5 TeV, for the same luminosities. Similar performance was observed in the discrimination of Susy versus MUED, where it\'s possible to obtain significance of $5\\sigma$ for squark masses up to ~ 2.7$ TeV and gluinos of ~ 5 TeV, keeping systematical uncertainties at a level about 10%. In general, we conclude that a supersymmetryc model, like we studied here, can be discovered and confirmed (compared to one of its more popular competitors, MUED) for a mass spectrum of squarks, gluinos and neutalinos about 2.5, 5.0 and 0.3 TeV, respectively, if it\'s possible to control the systematical uncertainties at a level about 10%, after 3 ab$^{-1}$ of integrated luminosity.

Nesta tese foram estudadas configurações de cordas em movimentos de rotação e de oscilação no âmbito da correspondência AdS/CFT. Estas cordas movimentam-se nos espaços AdS5 × S5, de Lunin e Maldacena, R1, 9 e R1, 9 deformado. Para o caso da corda em rotação, determinou-se a existência do mágnon gigante e da corda farpada. Para o caso da corda oscilante, foram encontradas as soluções das equações de movimento clássicas e determinada a energia. Também calculamos explicitamente o número de supercargas preservadas para os espaços AdS5 × S5 e para R1, 9 deformado. / In this thesis we studied rotating and oscillating strings under the AdS/CFT correspondence. These strings move in the AdS5 × S5, Lunin and Maldacena, R1, 9 and deformed R1, 9 spaces. In the case of the rotating string, the giant magnon and the spiky string were determined. In the case of the oscillating string, we found the solutions fo the classical equations of motion and the energy. We also explicitly calculated the number of preserved supercharges for the AdS5 × S5and deformed R1, 9 spaces.

Através do formalismo de supercampos, estudamos as propriedades ultravioletas da eletrodinâmica quântica supersimétrica no espaço-tempo tridimensional. Mostramos que esta teoria é finita em todas as ordens de perturbação num calibre particular. Também apresentamos uma análise perturbativa do modelo de Chern-Simons supersimétrico acoplado a um supercampo escalar complexo. Com isso, estudamos a quebra da simetria de calibre U(1) e calculamos as primeiras correções quânticas à ação efetiva na fase quebrada. Mostramos que a renormalização da equação de gap é suficiente para assegurar a renormalizabilidade do modelo em um laço de aproximação. Nós também verificamos que quando acoplado a um supercampo escalar sem massa, o modelo de Chern-Simons supersimétrico apresenta geração dinâmica de massa, um mecanismo que em D = 2 + 1 dimensões do espaço-tempo, diferentemente do modelo não-supersimétrico quadridimensional (Coleman- Weinberg), só ocorre a partir da aproximação de dois laços. Alguns outros resultados relacionados são também incluídos nesta tese, tais como um estudo do modelo CP**(N-1) não-comutativo supersimétrico e a equivalência entre os modelos de Maxwell-Chern-Simons e Auto-Dual supersimétricos. Em todo nosso trabalho, supersimetria é manifesta. / Within the superfield formalism, we study the ultraviolet properties of the three-dimensional supersymmetric quantum electrodynamics. The theory is shown to be finite at all loops orders in a particular gauge. We also present a perturbative analysis of the supersymmetric Chern-Simons model coupled to a Higgs field. We study the spontaneous symmetry breaking of the U(1) gauge symmetry and evaluate the first quantum corrections to the effective action in the broken phase. We show that the infinite renormalization of the gap equation is enough to ensure the renormalizability of the model at the first loop level. We also verify that when coupled to a massless scalar superfield, the supersymmetric Chern-Simons model present dynamical generation of mass, a mechanism that in D = 2 + 1 spacetime dimensions, differently from the four-dimensional non-supersymetric model (Coleman-Weinberg), only occurs from two-loop order. Some other related results are also enclosed in this thesis, such as a study of the supersymmetric noncommutative CP**(N-1) model and the equivalence between Maxwell-Chern-Simons and Self-Dual supersymmetric models. In whole work, supersymmetry is manifest.

Usando as Regras de Soma da QCD, testamos se a nova estrutura estreita, X(4350) recentemente observada pela Colaboração Belle, pode ser descrita como um estado molecular D8D80 exótico JPC = 1+. Consideramos as contribuições dos condensados de dimensão oito, trabalhamos com os termos dominantes em 8 mantendo os termos lineares na massa do quark estranho m8. A massa obtida é igual a mD8D80 = (5.05±0.19) GeV. Consideramos também uma corrente molecular 1+, DD0 e obtemos mDD0 = (4.92 ± 0.08) GeV. Concluímos que não é possível descrever a estrutura X(4350) como um estado molecular 1+ D8D80. / Using the QCD sum rules we test if the new narrow structure, the X(4350) recently observed by the Belle Collaboration, can be described as a JPC = 1+ exotic D8D80 molecular state. We consider the contributions of condensates up to dimension eight, we work at leading order in s and we keep terms which are linear in the strange quark mass ms. The mass obtained for such state is mD8D80 =(5.05 ± 0.19) GeV. We also consider a molecular 1+, DD0 current and we obtain mDD0 = (4.92 ± 0.08) GeV. We conclude that it is not possible to describe the X(4350) structure as a 1+ D8D80 molecular state.

Orientador: Prof. Dr. Alysson Fábio Ferrari / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2016. / Nesta tese nosso objetivo foi estudar a Quebra Dinâmica de Simetria (QDS) em uma teoria de Chern-Simons supersimétrica em (2 + 1) dimensões acoplada a N supercampos de matéria, no formalismos dos supercampos. Neste sentido, desenvolvemos um mecanismo para calcular o superpotencial efetivo Keff (¿cl, ¿) , onde ¿cl é um supercampo de fundo e ¿ o parâmetro de calibre que é introduzido no processo de quantização da teoria. Potenciais efetivos dependentes do parâmetro de calibre já foram estudados no contexto da teoria quântica de campos, e podem levar a consequências não triviais para o estudo da QDS em teorias de calibre. Portanto, nós não assumimos de princípio a invariância de calibre dos resultados em nosso modelo, como usualmente é feito na literatura. Nós desenvolvemos o formalismo das identidades de Nielsen na linguagem dos supercampos, que é o formalismo apropriado para o estudo da QDS quando o potencial efetivo depende do calibre. Nós também discutimos como podemos calcular o potencial efetivo a partir da Equação de Grupo de Renormalização (EGR), a partir do conhecimento das funções de grupo de renormalização, i.e., funções ¿ e dimensão anômala ". Desenvolvemos um cálculo detalhado destas funções a dois laços da teoria de perturbação, encontrando que estas não dependem do parâmetro ¿, e portanto, usando a EGR, calculamos o superpotencial Keff, mostrando que ele é também independente de ¿. Então nós discutimos o aprimoramento no cálculo de Keff somando os termos "logaritmos líderes", e comparamos este aprimoramento com aquele obtido na versão não supersimétrica do modelo. Finalmente, fizemos o estudo da QDS encontrando que ela é operacional para todos os valores razoáveis dos parâmetros livres, enquanto que o aprimoramento obtido pela EGR em geral só produz uma pequena correção quantitativa nos resultados, ao invés da dramática mudança qualitativa encontrada em modelos não supersimétricos. / In this thesis we study the Dynamical Symmetry Breaking (DSB) mechanism in a supersymmetric Chern-Simons theory in (2 + 1) dimensions coupled to N matter superfields in the superfield formalism. For this purpose, we developed a mechanism to calculate the effective superpotencial Keff (¿cl, ¿), where ¿cl is a background superfield, and ¿ a gaugefixing parameter that is introduced in the quantization process. The possible dependence of the effective potential on the gauge parameter have been studied in the context of quantum field theory, and it can have nontrivial consequences to the study of DSB in gauge theories. Therefore, we did not assume from the start the gauge independence of the effective potential in our model, as it is customary in the literature. We developed the formalism of the Nielsen identities in the superfield language, which is the appropriate formalism to study DSB when the effective potential is gauge dependent. We also discuss how to calculate the effective superpotential via the Renormalization Group Equation (RGE) from the knowledge of the renormalization group functions of the theory, i.e., ¿ functions and anomalous dimensions ". We perform a detailed calculation of these functions at two loops, finding that these do not depend on ¿, and therefore, by using the RGE, we calculate the effective superpotencial Keff, showing that it is also independen of ¿. Then we discuss the improvement of the calculation of Keff by summing up leading logarithms, and we compare this improvement with the one obtained in the non supersymmetric version of the model. Finally, we study the DSB finding that it is operational for all reasonable values of the free parameters, while the improvement obtained from the RGE in general only produces a small quantitative correction in the results, instead of the more dramatic qualitative change found in non supersymmetric models.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-03Bitstream added on 2014-06-13T18:53:34Z : No. of bitstreams: 1 cardona_sah_me_ift.pdf: 677122 bytes, checksum: ef4eda2c094c5339bde81ff781b3d4cd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A supersimetria é um tópico importante na física teórica atual. Em particular, tem-se dedicado grande esforço no estudo das extensões supersimétricas do Modelo Padrão (SM) desde a década de 80. A incorporação da supersimetria no SM resulta em uma grande quantidade de modelos. O modelo com o conteúdo mínimo de partículas assim como de interações é chamado o Modelo Mínimo Supersimétrico (MSSM). DEvido à supersimetria, todos os modelos supersimétricos apresentam diferenças com relação ao SM. A principal delas, além do conteúdo de partículas, está no setor de Higgs. Em particular, o setor de Higgs do modelo MSSM contem cinco graus de liberdade (cinco bósons de Higgs), diferentemente do SM, que contem apenas um bóson de Higgs. Outra diferença importante no caso do MSSM deve-se à mistura dos estados associados pela supersimetria aos bósons de Gauge e aos bósons de Higgs, chamados gauginos e higgsinos respectivamente, cujos autoestados de massa são conhecidos como charginos e neutralinos. Estas partículas desempenham um papel fundamental na possível descoberta da supersimetria na escala de energia de TeV's. / Supersymmetry is a fundamental topic in the actual theoretical physics. In particular, since the 80's, huge efforts have been done studying the supersymmetric extensions of the Standard Model (SM). Including supersymmetry in the SM generates a great amount of models. Among all of these, there is one that involves the minimum number of particles and interactions. This model is known as the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM). Due to the incorporation of supersymmetry, all the extensions have differences in relation with the SM. The most remarkable one, beyond the particles content, lies in the Higgs sector. Particularly, in the MSSM Higg's sector there are five degrees of freedom (five Higgs bosons), in contrast with the SM (just one). Another difference is related wit the higgsino and gaugino mixture. This result in the presence of mass eigenstates known as charginos and neutralinos. The later particles play a fundamental role in the possible test of supersymmetry at the TeV's scales.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-04-04Bitstream added on 2014-06-13T19:26:13Z : No. of bitstreams: 1 silva_rmc_me_ift.pdf: 461180 bytes, checksum: 92f4f89859c7a0a67572084d80b54ceb (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste estudo iremos aplicar supersimetria em teorias como mecânica quântica, teoria de cordas e teoria de campos em D = 3. Apesar de todas essas teorias terem aplicações em campos completamente diferentes iremos encontrar semelhanças entre elas através da algebra supersimétrica. Discutiremos tamb em vários resultados que supersimetrização traz para cada uma dessas teorias / In this study we'll use supersymmetry in diferent theories like quantum mechanics, string theory and eld theory in D = 3. Although all these theories have aplication in diferent areas of physics, we'll nd similarities among them. To nish we'll discuss some results that supersymmetry bring to each of these theories

Através do formalismo de supercampos, estudamos as propriedades ultravioletas da eletrodinâmica quântica supersimétrica no espaço-tempo tridimensional. Mostramos que esta teoria é finita em todas as ordens de perturbação num calibre particular. Também apresentamos uma análise perturbativa do modelo de Chern-Simons supersimétrico acoplado a um supercampo escalar complexo. Com isso, estudamos a quebra da simetria de calibre U(1) e calculamos as primeiras correções quânticas à ação efetiva na fase quebrada. Mostramos que a renormalização da equação de gap é suficiente para assegurar a renormalizabilidade do modelo em um laço de aproximação. Nós também verificamos que quando acoplado a um supercampo escalar sem massa, o modelo de Chern-Simons supersimétrico apresenta geração dinâmica de massa, um mecanismo que em D = 2 + 1 dimensões do espaço-tempo, diferentemente do modelo não-supersimétrico quadridimensional (Coleman- Weinberg), só ocorre a partir da aproximação de dois laços. Alguns outros resultados relacionados são também incluídos nesta tese, tais como um estudo do modelo CP**(N-1) não-comutativo supersimétrico e a equivalência entre os modelos de Maxwell-Chern-Simons e Auto-Dual supersimétricos. Em todo nosso trabalho, supersimetria é manifesta. / Within the superfield formalism, we study the ultraviolet properties of the three-dimensional supersymmetric quantum electrodynamics. The theory is shown to be finite at all loops orders in a particular gauge. We also present a perturbative analysis of the supersymmetric Chern-Simons model coupled to a Higgs field. We study the spontaneous symmetry breaking of the U(1) gauge symmetry and evaluate the first quantum corrections to the effective action in the broken phase. We show that the infinite renormalization of the gap equation is enough to ensure the renormalizability of the model at the first loop level. We also verify that when coupled to a massless scalar superfield, the supersymmetric Chern-Simons model present dynamical generation of mass, a mechanism that in D = 2 + 1 spacetime dimensions, differently from the four-dimensional non-supersymetric model (Coleman-Weinberg), only occurs from two-loop order. Some other related results are also enclosed in this thesis, such as a study of the supersymmetric noncommutative CP**(N-1) model and the equivalence between Maxwell-Chern-Simons and Self-Dual supersymmetric models. In whole work, supersymmetry is manifest.

Nesta tese foram estudadas configurações de cordas em movimentos de rotação e de oscilação no âmbito da correspondência AdS/CFT. Estas cordas movimentam-se nos espaços AdS5 × S5, de Lunin e Maldacena, R1, 9 e R1, 9 deformado. Para o caso da corda em rotação, determinou-se a existência do mágnon gigante e da corda farpada. Para o caso da corda oscilante, foram encontradas as soluções das equações de movimento clássicas e determinada a energia. Também calculamos explicitamente o número de supercargas preservadas para os espaços AdS5 × S5 e para R1, 9 deformado. / In this thesis we studied rotating and oscillating strings under the AdS/CFT correspondence. These strings move in the AdS5 × S5, Lunin and Maldacena, R1, 9 and deformed R1, 9 spaces. In the case of the rotating string, the giant magnon and the spiky string were determined. In the case of the oscillating string, we found the solutions fo the classical equations of motion and the energy. We also explicitly calculated the number of preserved supercharges for the AdS5 × S5and deformed R1, 9 spaces.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho, a formulaÃÃo pseudo-clÃssica da superpartÃcula de Brinck-Schwarz relativÃstica e nÃo-relativÃstica à apresentada. Tal formulaÃÃo possui uma parte representada por variÃveis de Grassmann que descrevem os graus de liberdade de spin. Durante a formulaÃÃo da teoria, utilizou-se a teoria dos vÃnculos para possibilitar a quantizaÃÃo do sistema e foi construÃda tambÃm uma Lagrangeana que represente sistemas Grassmannianos. Tal sistema à invariante sob supersimetria e reparametrizaÃÃo. A equaÃÃo de Dirac surge como um vÃnculo da teoria. / In this work, the pseudo-classical formulation of relativistic and non-relativistic Brinck-Schwarz superparticle is presented. Such a formulation has a portion represented by Grassmann variables that describe the degrees of freedom of spin. During the formulation of the theory, we use the theory of constraints to allow quantization of the system and also we constructed a Lagrangian representing Grassmannian systems. Such a system is invariant under supersymmetry and reparameterizations. The Dirac equation appears as a constrainst of theory.