[論文レビュー] Chiral Fermion Delocalization in Deconstructed Higgsless Theories

Howard Georgi|ArXiv.org|Aug 1, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 29被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、250 GeVの標準模型とは異なり、約2 TeVの電磁的スカラーの真空期待値（VEVs）を用いて、標準模型に類似した電弱臨界現象を再現する、再帰可能な$SU(2)^{89} \times U(1)$ゲージ理論を構築する。主な革新点は、非可換フェルミオンの局在化スキームであり、左巻きおよび右巻きフェルミオンが、断片化された余剰次元の交互なノードに配置されることで、ヒッグス粒子が存在しないにもかかわらず正しい$S$パラメータの振る舞いと、標準模型とほぼ同一の結合を実現できる点である。

ABSTRACT

{I construct a renormalizable $SU(2)^{89} imes U(1)$ gauge theory with standard-model-like phenomenology for the gauge bosons masses and the weak interactions of the light fermions (including the $b$) but in which all vacuum expectation values are about 2 TeV. This is a deconstructed version of a Higgsless model with a flat extra dimension. The fermions are delocalized on the theory space in an unusual way, with LH and RD fermions on alternate nodes.

研究の動機と目的

• ヒッグスなしモデルが、標準模型の250 GeVとは異なり、約2 TeVの電磁的スカラーの真空期待値（VEVs）のみを用いて、標準模型の電弱臨界現象を数パーセント以内で再現できることを示すこと。
• 断片化された余剰次元におけるフェルミオンの局在化が、ヒッグス粒子が存在しないにもかかわらず正しい$S$パラメータと弱い相互作用結合を生成する方法を調査すること。
• 4次元における非常に複雑で大きなゲージ群構造が、トランスレーション不変性を持つ単純な5次元ヒッグスなしモデルからどのように出現するかを示すこと。
• 微細調整を回避しながら、低エネルギー電弱データに対して数パーセント以内の一致を保つ4次元でのヒッグスなしモデルの実現を提供すること。
• 断片化された理論空間における交互なノードに左巻きおよび右巻きフェルミオンを割り当てる、新しい非可換局在化メカニズムを導入し、その分析を行うこと。

提案手法

• モデルは、平坦な余剰次元を持つ5次元ヒッグスなしモデルの断片化版を用い、89のノードを持つ$SU(2) \times U(1)$ゲージ群の1次元格子として実装される。
• フェルミオンは、左巻きおよび右巻き成分を交互なノードに割り当てることで格子全体にわたって局在化され、自然な非可換対称性を制御的に破る。
• ゲージ対称性は、各ノードにおける電磁的スカラー場の真空期待値（VEVs）によって破られ、すべてが約2 TeVに設定され、軽いヒッグス粒子の出現を回避する。
• モデルは余剰次元におけるトランスレーション不変性を強制し、標準模型よりもたった3つの独立パラメータしか追加しない。
• フェルミオン質量と結合は、異なる$SU(2)$部分代数に変換する場の線形結合を用いて計算され、5次元における波動関数の局在化の効果を模倣する。
• $S$パラメータはこの非可換局在化によって抑制され、電弱精度テストとの整合性が保証される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ヒッグスなしモデルが、250 GeVではなく約2 TeVの電磁的スカラーの真空期待値（VEVs）のみを用いて、標準模型の電弱臨界現象を数パーセント以内で再現できるか？
• RQ2 断片化された余剰次元におけるフェルミオンの局在化が、ヒッグス粒子が存在しないにもかかわらず正しい$S$パラメータと弱い相互作用結合を生成できるか？
• RQ3 断片化された格子における左巻きおよび右巻きフェルミオンを交互なノードに割り当てる物理的解釈は何か？
• RQ4 このようなモデルが、トップクォーク質量が約173 GeVに達する一方で、$Zbb$結合の著しいずれのずれを回避できるか？
• RQ5 標準模型をわずかに超える追加パラメータ数で、標準模型とほぼ完全に一致することができるか？

主な発見

• モデルは、$W$、$Z$および軽いフェルミオン（$b$を含む）の結合を、約1–2%以内に再現し、$Zbb$結合は1%未塔にずれる。
• トップクォーク質量は、$Zbb$結合に著しい影響を与えることなく、約173 GeVに成功して生成され、以前のヒッグスなしモデルの主な課題が解決された。
• 非可換フェルミオンの局在化により$S$パラメータが抑制され、フェルミオンのための余剰次元の有効サイズが半分に減少するメカニズムが効果的に機能する。
• $W$および$Z$の軽いクォークおよびトップクォークへの結合は、すべて標準模型の値から1–2%以内に収まり、$W{LL}$、$Z{LL}$および$Z{RR}$結合は一貫してやや小さいが、受け入れ可能な範囲である。
• 余剰次元におけるトランスレーション不変性のおかげで、標準模型よりもたった3つの追加パラメータでこの精度が達成された。
• 左巻きおよび右巻きフェルミオンを交互なノードに配置する非可換局在化スキームは、正しい$S$パラメータと結合構造を生成するのに効果的であるが、その5次元的解釈は依然として非自明である。