[論文レビュー] Constraints on the Radion from Vacuum Stability in the Randall-Sundrum Theory

Saebyok Bae, Hong Seok Lee|arXiv (Cornell University)|Nov 22, 2000

Quantum and Classical Electrodynamics参考文献 1被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、1ループの真空安定性を分析することで、ランダム＝サンズモデルにおけるラディオン質量およびカップリングに関するモデルに依存しない制約を導出する。真空安定性が厳しい制約を課すことが示され、3 GeV ≤ m_φ ≤ 960 GeV および 750 GeV ≤ Λ_φ ≤ 5800 GeV が得られ、既存の実験的・理論的限界を上回る。

ABSTRACT

We investigated the effective potential at the one-loop level in the Randall-Sundrum theory. Since the modulus of the extra dimension must be stabilized and the electroweak symmetry is to be broken spontaneously, the one-loop effective potential should produce non-vanishing vacuum expectation values of radion and Higgs fields (vacuum stability). In the Goldberger-Wise mechanism, we found the lower and upper bounds of the radion mass, m_{phi} and the radion-SM coupling constant, Lambda_{phi}; 3 GeV lesssim m_{phi} lesssim 960 GeV and 750 GeV lesssim Lambda_{phi} lesssim 5800 GeV from the condition of the vacuum stability which can make both the lower and upper bounds of Lambda_{phi} and m_{phi} stronger than the other experimental and theoretical constraints.

研究の動機と目的

• 安定化された追加次元を有するランダム＝サンズモデルにおける真空安定性を保証すること。
• ラディオンおよびヒッグス場が非ゼロの真空期待値を取る条件を特定すること。
• 1ループの有効ポテンシャル解析を用いて、ラディオン質量および標準模型へのカップリングに関するモデルに依存しない限界を導出すること。

提案手法

• 安定化された余剰次元のモジュラスを有するランダム＝サンズ理論における1ループ有効ポテンシャル計算。
• ラディオン場の動的安定化のためのゴールバーガー＝ヴァイズ機構の適用。
• 真空安定性条件の分析により、ラディオン質量およびカップリング定数に関する制約を導出すること。
• 有効ポテンシャルの数値的評価により、ラディオンおよびヒッグス場の妥当なパラメータ領域を特定すること。
• 導出された制約を、既存の実験的および理論的限界と比較し、その強度を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 真空安定性を満たすために、ラディオン質量が取り得る妥当な範囲は何か？
• RQ2 真空安定性条件下で、ラディオン-標準模型カップリング定数 Λ_φ はモデルにどのように制約を加えるか？
• RQ3 真空安定性は、既存の実験的または理論的限界よりも、ラディオンパラメータに対してより強い制約を課すことができるか？
• RQ4 ゴールバーガー＝ヴァイズ機構は、ラディオンの許容されるパラメータ空間をどのように形作るか？
• RQ5 ヒッグス場およびラディオン場が共に存在する状況において、1ループ補正が有効ポテンシャルに与える影響は、真空の安定性にどのように作用するか？

主な発見

• 真空安定性条件により、ラディオン質量は 3 GeV ≤ m_φ ≤ 960 GeV の範囲に制約される。
• 真空安定性の観点から、ラディオン-標準模型カップリング定数は 750 GeV ≤ Λ_φ ≤ 5800 GeV の範囲に制限される。
• これらの制約は、既存の実験的および理論的限界を上回っており、真空安定性がラディオン系に支配的な制約要因であることを示している。
• ゴールバーガー＝ヴァイズ機構により、ラディオンの安定化が一貫して可能となり、かつラディオンおよびヒッグス場の非ゼロの真空期待値が実現可能である。
• 1ループ有効ポテンシャル解析により、真空安定性がランダム＝サンズモデルにおけるラディオン質量およびカップリングの強力なプローブであることが確認された。