Meson width differences and asymmetries - Calculations of higher order contributions to neutral B-meson mixing

Experimente liegen vorne im Rennen zur Bestimmung der Eigenschaften neutraler $B$-Mesonen.
Neueste Messungen am LHCb Experiment haben die Messunsicherheit der Zerfallsbreitendifferenz $\Delta \Gamma$ des $B_s$-$\overline{B}_s$-Systems auf $6\%$ verringert, wohingegen die Unsicherheit der Theorievorhersage ungefähr viermal so groß ist.
Erste Ergebnisse für $\Delta \Gamma$ und den Parameter $a_{\text{fs}}$, der die Brechung der CP-Symmetrie in $B_s$- und $B_d$-Mischungen quantifizert, wurden bereits vor einigen Jahrzehnten im Standardmodell der Teilchenphysik errechnet.
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In dieser Dissertation werden an frühere Theorievorhersagen angeknüpft und die erste Vorhersage zur Ordnung $\alpha_s^2$ vorgestellt, die sowohl die Renormierungsskalenabhängigkeit als auch die entsprechende Unsicherheit reduziert.
Die dafür notwendigen Berechnungen erfordern die Behandlung perturbativer sowie nichtperturbativer Aspekte der Mesonphysik. Der Fokus liegt hier auf ersterem, was die Konstruktion effektiver Feldtheorien beinhaltet, in denen physikalische Operatoren durch sorgfältig gewählte evaneszente Operatoren ergänzt werden.
Zudem werden effiziente Werkzeuge benötigt, die die Berechnung der tausenden notwendigen Feynman-Diagramme ermöglichen.

Experiments are ahead in the race for determining the features of neutral $B$-mesons.
Recent measurements at the LHCb experiment have pushed the uncertainties of the decay width difference $\Delta \Gamma$ in the $B_s$-$\overline{B}_s$ system to about $6\%$, whereas the uncertainty of the theory prediction is about a factor of four larger.
First results for $\Delta \Gamma$ and the parameter $a_{\text{fs}}$, quantifying the violation of the CP symmetry in $B_s$ and $B_d$ mixing, were already obtained in the Standard Model of particle physics several decades ago.
In this thesis we improve on earlier predictions and provide the first next-to-next-to-leading order prediction which stabilizes the dependence on the renormalization scale and reduces uncertainties.
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The necessary calculations demand attention toward perturbative and non-perturbative aspects of meson physics. Focusing on the former, we carefully construct effective field theories where we complement the physical operators with properly chosen evanescent operators.
Furthermore, efficient tools are necessary to compute the thousands of Feynman diagrams.