Phenomenology of Light Particles on Earth and in the Sky

In dieser Arbeit werden drei Aspekte der Phänomenologie leichter Teilchen in Erweiterungen des Standardmodells diskutiert. Zuerst werden neuartige Grenzen an die Wechselwirkungen neuer leichter Teilchen mit Fermionen des Standardmodells aus der Molekülspektroskopie abgeleitet, was starke Schranken an die Kopplungen neuer Skalar-, Vektor- und Axialvektorteilchen mit keV-Massen setzt. Anschließend werden mehrere Neutrino-Observablen mit Hilfe einer einfachen und gut motivierten Klasse von Flavor-Modellen vorhergesagt, wodurch ein schmaler bevorzugter Bereich für die absolute Neutrino-Massenskala resultiert, der mit zukünftigen Experimenten erforscht werden kann. ... mehrSchließlich werden neue Grenzen an flavor-verletzende Kopplungen von Axionen an leichte Quarks aus der Beobachtung der Supernova SN1987A bestimmt, die den Energieverlust durch leichte Teilchen, die in \( \Lambda \)-Hyperon-Zerfällen und -Bremsstrahlung produziert werden, beschränkt.

In this thesis, three aspects of the phenomenology of light particles in extensions of the Standard Model are discussed. First, novel bounds on the interactions of new light particles with Standard Model fermions are derived from molecular spectroscopy, which puts stringent limits on couplings of new scalar, vector and axialvector particles with keV masses. Second, several neutrino observables are predicted using a simple and well-motivated class of flavor models, yielding a narrow range for the absolute neutrino mass scale which will be probed by near-future experiments. ... mehrFinally, novel limits are obtained for flavor-violating axion couplings to light quarks from the observation of the SN1987A supernova, which constrains energy losses in the form of light particles emitted from the proto-neutron star through \( \Lambda \) hyperon decays and bremsstrahlung.