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Bernd Jantzen – PhD thesis

Sudakov Logarithms in Electroweak Interactions

My PhD thesis “Sudakov-Logarithmen in der elektroschwachen Wechselwirkung” (“Sudakov Logarithms in Electroweak Interactions”) was done in the Institute for Theoretical Particle Physics at the University of Karlsruhe with Prof. Dr. Johann H. Kühn as my PhD advisor.

Publication of the PhD thesis

The thesis is written in German language. It has been published in form of a book:
  • Bernd Jantzen, Sudakov-Logarithmen in der elektroschwachen Wechselwirkung,
  • Logos Verlag Berlin 2005, ISBN 978-3-8325-0988-0 (3-8325-0988-7), 189 pages.

A preprint version of the thesis is available electronically as arXiv:hep-ph/0612197.
Corrections with respect to the printed version can be downloaded here: Erratum (updated 07 May 2008).

Abstract of the thesis

[english] English abstract:
Experiments at the future colliders LHC and ILC will, for the first time, explore electroweak reactions at energies in the TeV region, i.e. far beyond the masses of the W and Z bosons. In exclusive processes without the emission of massive gauge bosons double-logarithmic contributions, so-called Sudakov logarithms, will then become relevant. Precise theoretical predictions require the knowledge of the complete logarithmic two-loop corrections in the high energy limit, thus exceeding the approximation through the leading powers of logarithms known so far.
This PhD thesis is focussed on the calculation of analytic two-loop corrections to the form factor of an Abelian vector current. It also studies with the help of evolution equations the consequences of these results for electroweak cross sections of four-fermion processes. Contributions from the Higgs boson and the mass difference between the W and the Z boson are considered as well, and the factorization of the singular contributions from the massless photon is demonstrated.
The results represent theoretical two-loop predictions for four-fermion processes in the accuracy needed for the precision experiments at the ILC.
[deutsch] Deutsche Zusammenfassung:
An den zukünftigen Teilchenbeschleunigern LHC und ILC werden erstmals elektroschwache Reaktionen bei Energien im TeV-Bereich, also weit oberhalb der Massen der W- und Z-Bosonen gemessen. In exklusiven Prozessen ohne Abstrahlung massiver Eichbosonen werden dann doppelt-logarithmische Beiträge, sogenannte Sudakov-Logarithmen, relevant. Für präzise theoretische Vorhersagen ist die Kenntnis der vollständigen logarithmischen Zweischleifenkorrekturen im Hochenergielimes notwendig, die über die bisher bekannte Näherung der führenden Logarithmenpotenzen hinausgeht.
In der vorliegenden Dissertation werden analytische Zweischleifenkorrekturen zum Formfaktor eines abelschen Vektorstroms berechnet und mit Hilfe von Evolutionsgleichungen zu elektroschwachen Wirkungsquerschnitten von Vierfermionprozessen kombiniert. Dabei werden auch Beiträge des Higgs-Bosons und die Massendifferenz zwischen W- und Z-Boson näherungsweise berücksichtigt. Ferner wird die Faktorisierung der durch das masselose Photon induzierten singulären Beiträge bewiesen.
Die Ergebnisse liefern theoretische Vorhersagen in Zweischleifennäherung für Vierfermionprozesse in der für die Präzisionsexperimente am ILC benötigten Genauigkeit.

My publications related to the thesis