[論文レビュー] 125 Gev Higgs-Boson as Scalar partner of 91 Gev $Z^{0}$-Weak-boson in Composite subquark model

Takeo Matsushima|arXiv (Cornell University)|Jul 10, 2012

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、LHCで観測された125 GeVのヒッグス粒子が、複合的素クォーク模型における91 GeVの$Z^0$ボソンのスカラー相棒であると提案している。弱いボソンは素クォークの束縛状態として生じる。ハイパーファインスピンスピン相互作用をハドロンスペクトル理論に類似させることで、モデルはスカラー相棒の質量がベクトルボソンの質量を上回ることを予測し、$M(S^0) = 125$ GeV および $M(Z^0) = 91$ GeV を得る。質量分裂比 $R_W = 0.3$ であり、さらに電荷を帯びたヒッグス粒子が100–120 GeVの範囲に存在すると予測している。

ABSTRACT

The composite subquark model previously proposed by us shows that the intermediate $Z^{0}$-weak-boson is realized as the composite particle and that its scalar partner has the mass value larger than $Z^{0}$-weak-boson mass. It is suggested that 125 Gev Higgs-boson found at LHC is a scalar partner of 91 Gev $Z^{0}$-weak-boson. We predict the existence of charged Higgs-bosons with the mass value around 100 to 120 Gev as the scalar partners of $W^{\pm}$. We also discuss about Dark energy and Dark matter.

研究の動機と目的

• LHCで観測された125 GeVのヒッグス粒子の起源を、複合的素クォーク模型の枠組み内で説明すること。
• $Z^0$ボソンとそのスカラー相棒が、ハイパーファインスピンスピン相互作用を介して素クォークの束縛状態として生じることを確立すること。
• $W^\pm$ボソンのスカラー相棒としての電荷を帯びたヒッグス粒子が、100–120 GeVの範囲に存在することを予測すること。
• この複合的枠組み内でダークエネルギーとダークマターとの関係を探索すること。
• 幾何的ゲージ理論におけるカルタン接続とソルディング機構を用いて、重力とゲージ場を統一すること。

提案手法

• Wおよび$Z^0$ボソンが素クォークの束縛状態であると仮定する複合的素クォーク模型を採用し、スカラー相棒がハイパーファインスピンスピン相互作用によって形成されることを示す。
• ヴィアーベインとスピン接続場を統合する$SO(1,4)$ゲージ群におけるカルタン接続形式を適用し、重力とゲージ相互作用の幾何的統一を可能にする。
• ソルディング機構を用いて、$\mathbf{f}$値をとる1形式$\boldsymbol{\theta}$をヴィアーベイン場として特定し、計量テンソル$g^{\mu\nu}$を構成する。
• ハイパーファイン色グルーオンが素クォークおよび反素クォークに同じ符号で結合する有効結合定数$\alpha_W = \frac{1}{2}g_h^2$を導出し、ハドロンにおける負の結合と対照的に、スカラー状態を好む反発的スピンスピン相互作用を示す。
• ブライト＝フェルマーのハミルトニアン形式を用いて、ベクトル状態（$Z^0$）とスカラー状態（$S^0$）間の質量分裂を計算する。$M = M_0 - \xi_{sq}\langle\vec{S}_\alpha \cdot \vec{S}_{\bar{\alpha}}\rangle$ であり、$Z^0$では$\langle\vec{S}_\alpha \cdot \vec{S}_{\bar{\alpha}}\rangle = 1/4$、$S^0$では$-3/4$である。
• 質量分裂比$R_W = \Delta_W / \tilde{M}_W$を定義し、ハドロン系と比較することでモデルの妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 125 GeVのヒッグス粒子を、複合的素クォーク模型において91 GeVの$Z^0$ボソンのスカラー相棒として解釈できるか？
• RQ2 このモデルにおいて、$W^\pm$および$Z^0$ボソンのスカラー相棒がベクトル状態よりも高い質量を持つのはなぜか？これはハドロンスペクトル理論とは逆である。
• RQ3 素クォーク束縛状態の枠組みにおけるハイパーファインスピンスピン相互作用が、$Z^0$とそのスカラー相棒の間の観測された質量階層をどのように説明できるか？
• RQ4 このモデルにおいて、$W^\pm$ボソンのスカラー相棒としての電荷を帯びたヒッグス粒子の予測質量範囲は何か？
• RQ5 ソルディング機構を用いたカルタン接続形式が、この複合的枠組みにおいて重力とゲージ場を幾何的に統一できるか？

主な発見

• スカラー相棒の$Z^0$ボソンの質量は125 GeVと予測され、LHCで観測されたヒッグス粒子の質量と整合的である。
• モデルは$M(S^0) > M(Z^0)$を予測し、$M(S^0) = 125$ GeVおよび$M(Z^0) = 91$ GeVを示し、質量分裂比$R_W = 0.3$を示す。これはハドロン系と類似している。
• ハイパーファイン色グルーオンが素クォークに及ぼす有効結合定数は$\alpha_W = \frac{1}{2}g_h^2$であり、正であり、スカラー状態を好む反発的スピンスピン相互作用を示す。
• 質量差$\Delta_W = M(S^0) - M(Z^0) = 34$ GeVであり、平均質量$\tilde{M}_W = 108$ GeVである。これは質量分裂メカニズムの整合性を確認する。
• 電荷を帯びたヒッグス粒子が、同じハイパーファイン相互作用メカニズムに基づき100–120 GeVの範囲に存在すると予測されている。
• モデルは、$SO(1,4)$をゲージ群とし、$\mathbf{f}$値をとる1形式から導かれるヴィアーベイン場を用いて、カルタン接続とソルディングを用いた重力とゲージ場の幾何的統一フレームワークを提供している。