[論文レビュー] Asymptotically safe extensions of the Standard Model with flavour phenomenology

Gudrun Hiller, Clara Hormigos-Feliu+2 more|arXiv (Cornell University)|May 27, 2019

Risk and Safety Analysis参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、標準模型のフェルミオンとスカラーヒッグスのヤコビ相互作用を用いた、漸近的安全な標準模型の拡張を提案する。このモデルは、弱い相互作用による固定点を介してUV完全性を達成する。また、スカラーセクターにおけるカイラル増幅効果により、電子およびミューオンの磁気モーメントの異常な値に顕著な新物理的寄与を生じさせ、特にミューオン g−2 の実験的不一致を説明できる。

ABSTRACT

We investigate asymptotically safe extensions of the Standard Model with new matter fields arising in the TeV energy range. The new sector contains singlet scalars and vector-like fermions in representations which permit Yukawa interactions with the Standard Model leptons. Phenomenological implications are explored including charged lepton flavour violation, Drell-Yan processes and lepton anomalous magnetic moments. For the latter, we find that BSM contributions can be sizeable enough to explain the present experimental discrepancies of the electron and muon anomalous magnetic moments with the Standard Model.

研究の動機と目的

• 新しいヤコビ相互作用を用いて、漸近的安定性に基づく標準模型のUV完全な拡張を構築すること。
• これらのモデルの素粒子物理学的特徴、特に電荷を帯びたレプトンのフレーバー変換および異常磁気モーメントを調査すること。
• 新物理的寄与が、電子およびミューオンの異常磁気モーメントの観測された不一致を説明できるかどうかを特定すること。
• 1 TeVスケールで標準模型と一致するが、同時に漸近的安定性を保つパラメータ領域を同定すること。

提案手法

• 標準模型ゲージ群に従い、 hypercharge YF = −1 を持つベクトル型フェルミオンとシングレットスカラを導入し、標準模型レプトンとの可換ヤコビ結合を可能にする。
• SMとBSM場の間の混合を許容するヤコビラグランジアンを構築し、結合定数 κ と κ′ を用いてフレーバー構造を含める。
• ループ展開の2次までで、固定点とUV–IR接続軌道を特定するための、走査群方程式を導出する。
• 固定点構造を用いて、BSMパラメータを制約し、漸近的安定性を確保するとともに、1 TeVで標準模型と一致させる。
• レプトンの異常磁気モーメントへの寄与を計算し、重いフェルミオン線におけるカイラル反転メカニズムが増幅を引き起こすことを示す。
• Drell-Yan過程および電弱精度観測量を用いて、BSMスケール MF と結合定数の強さを制約する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準模型の新しいヤコビ相互作用を用いた漸近的安定な拡張は、電子およびミューオンの異常磁気モーメントの観測された不一致を説明できるか？
• RQ2 スカラーミキシングおよび真空期待値は、レプトン磁気モーメントへの新物理的寄与をどのように増幅させるか？
• RQ3 電荷を帯びたレプトンのフレーバー変換過程は、モデルのパラメータ空間をどのように制約するか？
• RQ4 1 TeVで標準模型と一致するための、有効なUV–IR接続軌道は何か？

主な発見

• モデルは、深紫外領域で O(0.1) のオーダーの弱い相互作用によるUV固定点を介して漸近的安定性を達成する。
• ακ, ακ′ ≈ 3×10⁻³ の条件下で、1 TeVスケールで標準模型と一致可能であり、ヤコビ結合 y はすべてのスケールで消えることができる。
• ミューオンの異常磁気モーメントは、M_F / m_μ × sin 2β に比例するカイラル増幅寄与を受けるため、MF = 1 TeV で |β| ≈ 0.01 のとき、g−2 の不一致を説明可能である。
• V⁻真空状態（S₂₂ のみが真空期待値をとる）では、ミューオン g−2 の寄与が ∼ M_F / m_μ × sin 2β の要因で増幅され、実験と整合する。
• ユニフォームな真空期待値を持つ V⁺真空状態では、ε ≈ −0.05 の抑制された電子結合を導入することで、Δaₑ および Δaμ の両方を説明可能である。
• 電荷を帯びたレプトンのフレーバー変換過程（例：μ→eγ）は、∼ (MF / m_μ)² × sin²2β の要因で増幅され、κκ′/16π² ≤ O(10⁻⁹) の厳密な制約が得られる。