[論文レビュー] Clockwork Composite Higgses

Aqeel Ahmed, Barry M. Dillon|arXiv (Cornell University)|Dec 12, 2016

Atomic and Subatomic Physics Research被引用数 1

ひとこと要約

本稿は、5次元線形ダイラトンモデルおよび4次元に脱構築された理論におけるクロックワーク機構の実現を提案し、スカラー場およびゲージ場が対称性の自発的破れを通じて階層的な質量を生成する仕組みを示している。スカラークロックワークにおいて類縁する選択則が特定され、ボリューム内スカラー場およびゲージ場を用いたアーベルおよび非アーベル実現が構築され、自然な質量階層を持つ軽い複合ヒッグス状態が得られている。

ABSTRACT

The clockwork mechanism has recently been proposed as a natural way to generate hierarchies among parameters in quantum field theories. The mechanism is characterized by a very specific pattern of spontaneous and explicit symmetry breaking, and the presence of new light states referred to as `gears'. In this paper we begin by investigating the self-interactions of these gears in a scalar clockwork model and find a parity-like selection rule at all orders in the fields. We then proceed to investigate how the clockwork mechanism can be realized in 5D linear dilaton models from the spontaneous symmetry breaking of a complex bulk scalar field. We also discuss how the clockwork mechanism is manifest in the scalar components of 5D gauge theories in the linear dilaton model, and build their 4D deconstructed analogue. Finally we discuss attempts at building both 4D and 5D realizations of a non-abelian scalar clockwork mechanism, where in the latter we consider scenarios in which the Goldstone bosons arise from 5D scalar and 5D gauge fields.

研究の動機と目的

• スカラークロックワークモデルにおけるクロックワークギアの自己相互作用を調査し、選択則を同定すること。
• 複素ボリューム内スカラー場の対称性の自発的破れを用いて、5次元線形ダイラトンモデルにおけるクロックワーク機構を実現すること。
• 線形ダイラトン背景における5次元ゲージ理論へのクロックワーク機構の拡張を図り、その4次元に脱構築された類似物を構築すること。
• スカラークロックワーク機構の非アーベル拡張を検討し、5次元スカラーおよびゲージ場からゴードンボソンの生成を含めること。

提案手法

• ギアのすべての順序の相互作用を支配する類縁するパリティ的選択則を導出するためにスカラークロックワークモデルを分析する。
• 複素ボリューム内スカラー場を5次元線形ダイラトンモデルに導入し、対称性の自発的破れを引き起こし、クロックワークに類似した質量階層を生成する。
• 線形ダイラトン背景における5次元ゲージ理論のコンパクト化から4次元有効理論を導出し、スカラー成分に現れるクロックワーク構造を同定する。
• 特定のゲージおよびスカラー相互作用を持つ強いためのセクターの鎖を用いて、5次元クロックワーク機構の4次元に脱構築されたバージョンを構築する。
• 5次元スカラーおよびゲージ場をグローバル対称性に結合することで非アーベルクロックワーク機構を定式化し、ゴードンボソンの生成を導く。
• 対称性解析と場の再定義を用いて、4次元および5次元の枠組みにおいてクロックワークパターンの出現を同定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スカラークロックワークモデルにおけるクロックワークギアの自己相互作用を支配する選択則は何か？
• RQ2 複素ボリューム内スカラー場の対称性の自発的破れを用いて、5次元線形ダイラトンモデルにおけるクロックワーク機構をどのように実現できるか？
• RQ3 線形ダイラトンモデル内の5次元ゲージ理論のスカラー成分において、クロックワーク機構はどのように現れるか？
• RQ4 ゲージおよびスカラー系を用いて、5次元クロックワーク機構の4次元に脱構築された類似物をどのように構築できるか？
• RQ5 5次元スカラーおよびゲージ場を用いて非アーベルクロックワーク機構を実現する条件は何か？また、ゴードンボソンはどのようにして出現するか？

主な発見

• スカラーモデルにおけるクロックワークギアの高次相互作用が、類縁するパリティ的選択則によって抑制され、結合定数の制御された階層が保証される。
• 複素ボリューム内スカラー場を有する5次元線形ダイラトンモデルは、局在化されたゼロモードと階層的な質量パターンを通じて、自然にクロックワーク機構を実現する。
• 線形ダイラトンモデル内の5次元ゲージ理論のスカラー成分はクロックワーク構造を示し、ゼロモードから軽い複合ヒッグス状態が出現する。
• 4次元に脱構築されたモデルは、5次元クロックワークのダイナミクスをうまく再現しており、強いためのセクターの鎖が5次元ボリューム物理を模倣している。
• 5次元スカラーおよびゲージ場をグローバル対称性に結合することで、非アーベルクロックワーク機構を5次元で構築でき、ゴードンボソンが軽い複合ヒッグス状態として出現する。
• 解析により、アーベルおよび非アーベルクロックワークパターンが5次元および4次元の枠組みにおいて一貫して実現可能であり、幾何学的構造と対称性の破れによって自然な質量階層が生じることが確認された。