[論文レビュー] A note on gauge-fixing in the electroweak sector of UED with BLKTs

Anindya Datta, Avirup Shaw|arXiv (Cornell University)|Aug 4, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 19被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、バルク項および境界局在項（BLTs）を含むユニバーサルExtra-Dimensional（UED）モデルにおけるゲージ固定手順を検討し、電弱相互作用領域に焦点を当てる。異なるゲージ選択が対称性の自発的破れ後のゴールドストーン粒子および物理的スカラーの構成と質量に与える影響を分析し、BLTsがスカラー状態のスペクトルおよびゲージボソンの混合パターンを顕著に変化させることを示している。

ABSTRACT

In Universal Extra-Dimensional Models with one compact space like extra dimension, a $Z_2$ symmetry is imposed upon the action to have the chiral fermions present in the Standard Model. Orbifolding results into two fixed points along this extra space like direction. One is allowed to add operators which respect the symmetry of the theory at these fixed points. The coefficients of these operators are in general free parameters. In this note we will discuss the procedure of gauge-fixing when only kinetic terms involving fields are added to the boundary fixed points. We further discuss, the composition and masses of Goldstone and any physical scalar that emerges after the symmetry breaking in this set up with different choices of gauge.

研究の動機と目的

• 電弱領域における境界局在項（BLTs）を含むUEDモデルにおけるゲージ固定手順を明確化すること。
• 固定点におけるBLTsが電弱対称性の自発的破れ後の物理的スペクトルに与える影響を調査すること。
• 異なるゲージ選択のもとでのゴールドストーン粒子および物理的スカラーの構成と質量スペクトルを特定すること。
• ゲージ対称性、境界条件、およびBLTsを含むUEDモデルにおけるスカラー領域構造との相関を分析すること。

提案手法

• コンパクト化された余剰次元と$Z_2$オルビフォールディングを伴うUEDモデルの形式的量子化。
• $Z_2$対称性を保ちつつ、二つの固定点に運動項オペレーターを組み込む。係数は任意。
• BLTsが存在する状況下でのゲージ場に、さまざまなゲージ固定条件（例：Rξ型ゲージ）を適用。
• スカラー場の質量行列（ゴールドストーンモードおよび物理的ヒッグスに類似した状態を含む）の計算。
• スカラー質量行列の対角化により、物理的スカラー質量および混合パターンを抽出。
• 境界局在運動項が存在する状況下でのゴールドストーン粒子の内容とヒッグス機構との関係の分析。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 境界局在運動項（BLTs）の導入が、UEDの電弱領域におけるゲージ固定手順にどのように影響するか？
• RQ2 BLTsが存在する状況下でゴールドストーン粒子の構成は何か？ また、ゲージ選択に応じてどのように変化するか？
• RQ3 BLTsが電弱対称性の自発的破れ後の物理的スカラー状態の質量にどのように影響するか？
• RQ4 異なるゲージ固定条件がゲージ場とスカラー場の混合に与える影響は何か？
• RQ5 境界条件および$Z_2$対称性が、この設定におけるスカラー質量行列の構造にどのように制約を加えるか？

主な発見

• 境界局在運動項（BLTs）の存在がゲージ固定手順を変化させ、ゲージ自由度とスカラー自由度の間の非自明な混合を引き起こす。
• ゴールドストーン粒子はもはや純粋にゲージ対称性の破れに起因するものではなく、ゲージ選択およびBLT係数に依存した構成を持つようになる。
• 物理的スカラー質量はBLTsによって顕著に変化し、最も軽い物理的スカラー状態はヒッグスモードとカルラ・キリングモードの非自明な混合を示す。
• 異なるゲージ選択により、物理的スカラー質量行列が異なり、結果としてスカラー結合定数などの物理的観測量がゲージ固定条件に依存することを示唆する。
• バルク項と境界項の相互作用から生じる複雑な構造を有するスカラー領域が、標準模型よりも豊かになる。
• 質量行列の対角化により、BLTsが特定のスカラー成分を抑制または増幅させることで、UEDモデルにおけるヒッグス領域の物性に影響を与えることが明らかになった。