Leptonic Decays of Neutral B Mesons in the Three-Spurion Two-Higgs-Doublet Model

Leptonische Zerfälle $B_{q=d,s} \to l^+ l^-$ neutraler $B$-Mesonen sind im Standardmodell der Teilchenphysik stark unterdrückt und stellen daher einen idealen Prüfstand für Modelle neuer Physik dar.
In dieser Arbeit wird ein das sogenannte Typ-II-Modell erweiterndes Zwei-Higgs-Dublett-Modell vorgestellt, welches im up-artigen Quark-Sektor flavourändernde Yukawa-Kopplungen der schweren neutralen Higgs-Bosonen beinhaltet.
Dieses Modell wird als Drei-Spurion-Modell ohne diskrete $\mathbb{Z}_2$-Symmetrie bezeichnet.
Die zur Beschreibung mittels einer effektiven Feldtheorie benötigten Wilson-Koeffizienten für $B_q \to l^+ l^-$ werden in dieser Arbeit zur nächstführenden Zwei-Schleifen-Ordnung in QCD berechnet.
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Besonderes Augenmerk wird auf die Renormierung des vorgestellten Modells im Kontext dieser Zerfällt gelegt, insbesondere auf die konzeptionellen Unterschiede zu den besser bekannten $\mathbb{Z}_2$-symmetrischen Modellen.
Weiter werden relevante Einschränkungen aus der Flavour-Physik und von Beschleuniger-Experimenten präsentiert und daraus Informationen über den erlaubten Parameterbereich der am stärksten eingehenden Kopplungen abgeleitet.
Insbesondere wird in dieser Dissertation gezeigt, dass selbst sehr kleine Werte mancher dieser Kopplungen beträchtlichen Einfluss auf Observablen wie das Zerfallsverhältnis in $B_s \to \mu^+ \mu^-$ haben können.

Leptonic decays of neutral $B$ mesons, $B_{q=d,s} \to l^+ l^-$, are extremely rare processes in the Standard Model of particle physics and therefore provide an ideal probe for potential models of new physics.
In this thesis, we introduce a two-Higgs-doublet model, extending the so-called type-II model, with flavour-changing couplings of the heavy neutral Higgs bosons in the up-type quark sector, the three-spurion two-Higgs-doublet model without discrete $\mathbb{Z}_2$ symmetry.
We compute the Wilson coefficients for the effective theory description of the decays $B_q \to l^+ l^-$ including two-loop next-to-leading order QCD corrections.
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The renormalisation of this model for the process under consideration is discussed with emphasis on the conceptual differences to the popular $\mathbb{Z}_2$-symmetric two-Higgs-doublet models.
Relevant constraints from flavour physics and collider experiments are presented and bounds on the most prominent couplings are derived.
In particular, we show that even tiny values of some of these couplings have profound consequences for observables such as the branching ratio for $B_s \to \mu^+ \mu^-$.