[論文レビュー] Comment on Shadow and Non-Shadow Extensions of the Standard Model

Hitoshi Nishino, Subhash Rajpoot|ArXiv.org|Feb 11, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、Chang らやMeissner-Nicolaiらが提唱した最近の「シャドウ」ゲージおよびスカラーフィールドのモデルが、著者らの以前の標準模型（SM）のスケール不変拡張——特に、フェルミオン質量を明示的スケール対称性の破れによって生成するためのWeylonゲージボソンと実スカラーヒューリングを導入する——の再ブランド化に過ぎないとして主張している。主な貢献は、質量生成がスケール対称性の自発的破れによって生じるオリジナルのフレームワークであり、重力はアインシュタイン＝ヒルベルト作用素によって統一され、Weylonはスケール不変性のおかげで物質と弱く結合し、恣意的な仮定ではなく自然に生じる。

ABSTRACT

The models in the two papers hep-ph/0608068 and hep-ph/0701254 by Chang et al. with the so-called shadow gauge and scalar fields are nothing but convenient tailored versions of our model in hep-th/0403039. The same remarks applies to the work in hep-th/0612165 by Meissner and Nicolai.

研究の動機と目的

• 最近の『シャドウ』ゲージおよびスカラーフィールドを導入するモデルが、著者らのスケール不変SM拡張の研究と本質的に同等であることを確立すること。
• Weylonゲージボソンが、物質との弱い結合を示すのは、恣意的なU(1)対称性ではなく、局所スケール不変性と自発的対称性の破れから自然に生じることを明確にすること。
• フェルミオン質量の起源が、放射修正式や微調整ではなく、スケール不変性の明示的破れによって説明されることを強調すること。
• 文献の是正として、Chang らおよびMeissner-Nicolaiのモデルは、著者らの2004年の研究[1]から派生しており、独立した構築ではないことを主張すること。
• Weylのスケール不変性が質量と重力の統一原理として物理的に意味を持つこと、および将来の高エネルギー衝突型加速器で検出可能である可能性を提唱すること。

提案手法

• 著者らは、オリジナルのモデル[1]を再導出し、局所スケール不変性に関連する実スカラーヒューリングとゲージ場（Weylon）を備えたスケール不変SM拡張を基礎とする。
• Weylonがスケール不変性の自発的破れによって質量を獲得することを示し、質量は $ M_{ m S} = rac{1}{2} rac{f}{ ext{Planck scale}} M_{ m Pl} $ で与えられ、ここで $ f $ はWeylonの結合定数である。
• ヒッグス機構は、実スカラーヒューリングを導入することで拡張され、スケール不変性の明示的破れによってクォーク、レプトン、およびWeylon自身の質量が生成される。
• 重力相互作用は、スケール不変性の破れ後に出現するアインシュタイン＝ヒルベルト作用素を用いて統合され、重力と質量生成が結びつけられる。
• フェルミオン系は右巻きニュートリノを含めるように拡張され、これによりニュートリノ質量生成のシー・サウスメカニズムが自然に実現される。
• 著者らは、Chang らおよびMeissner-Nicolaiのモデルと比較し、後者のU(1)S対称性、複素スカラーヒューリング、重力の欠如が、すべて著者らのオリジナルフレームワークに修正を加えたものであることを示している。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Chang ららが提唱した『シャドウ』ゲージおよびスカラーフィールドモデルは、著者らのオリジナルのスケール不変SM拡張とどのように関係しているか？
• RQ2 Weylonゲージボソンとその物質への弱い結合は、なぜ局所スケール不変性から自然に生じるのか？また、これは恣意的なU(1)対称性とはどのように異なるのか？
• RQ3 実スカラーヒューリングが、スケール対称性の明示的破れを通じてフェルミオン質量を生成する役割を果たすのか？
• RQ4 アインシュタイン＝ヒルベルト作用素による重力の統合は、著者らのモデルにおけるスケール不変性の破れからどのように生じるのか？
• RQ5 Meissner-Nicolaiのモデルは、コンformal対称性を用いていると主張しているが、なぜ著者らのフレームワークと同等であるのか？

主な発見

• Chang らおよびMeissner-Nicolaiのモデルは独立ではない。両者とも、2004年の著者らの研究[1]から派生しており、Weylonゲージボソンを備えたスケール不変SM拡張を導入している。
• Weylonゲージボソンは、質量 $ M_{ m S} = rac{1}{2} rac{f}{ ext{Planck scale}} M_{ m Pl} $ を有し、局所スケール不変性から生じ、この対称性のおかげでクォークやレプトンと弱く結合する。これは仮定ではなく自然に生じる。
• 著者らのモデル[1]におけるスカラーポテンシャルは、Chang ららの研究で用いられた複素スカラーポテンシャルの実スカラーバージョンであり、後者は前者の再パrametrizationである。
• 右巻きニュートリノの導入とWeylon質量が設定するスケールのおかげで、ニュートリノ質量生成のシー・サウスメカニズムが著者らのモデルで自然に実現される。
• 著者らのモデルはスケール不変性を明示的に破るが、Chang ららおよびMeissner-Nicolaiのモデルはそれを放射的に破るが、両者ともスカラーセクターにおいて同等のラグランジアンを生成する。
• 高エネルギー衝突型加速器でWeylonが発見されれば、Weylの元々のスケール不変性が質量と重力の統一原理であるというビジョンの直接的裏付けとなる。