[論文レビュー] Dynamical Symmetry Breaking with Large Anomalous Dimension

Koichi Yamawaki|ArXiv.org|Mar 13, 1996

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 10

ひとこと要約

本稿では、ゲージ化されたナムブ＝ヨナ＝ラスニョ（NJL）模型における大異常次元を伴う動的対称性の自发的破れのメカニズムを提案する。ここで、非自明な短距離ダイナミクスが、強い相互作用を示すフェルミオンを生成し、動的に質量を生じさせる。主な結果として、ゲージ相互作用を含めることで、このようなモデルが自然に可重整化可能かつ非自明なものとなり、一様な「ウォークイング」ゲージ群フレームワークにおいて、トップクォークおよびヒッグス粒子の質量が180 GeV前後に自然に得られることを示している。

ABSTRACT

We give an introduction to the dynamical symmetry breaking with large anomalous dimension. This is the basis of tightly bound composite Higgs models such as walking technicolor, strong ETC technicolor and top quark condensate, which are all characterized by the large anomalous dimension, γ_m \simeq 1 (walking technicolor), 1

研究の動機と目的

• フェルミオンの自己エネルギーにおける大異常次元が、強い結合ゲージ＝フェルミオン系においてどのように動的質量生成を引き起こすかを説明すること。
• 非アーベルゲージ理論における4フェルミオン相互作用を、標準的なNJL模型とは対照的に、可重整化可能かつ非自明なものにする挑戦に応えること。
• 他のフェルミオンと比較して異常に大きな質量を持つトップクォークの動的説明を提供すること。
• 「ウォークイング」技術色ダイナミクスを用いて、トップクォーク凝集体とヒッグス系を1つの枠組みで統一すること。
• ゲージ化NJL模型が大異常次元を伴う場合、180 GeV前後の物理的質量スケールを有する一貫性のある非摂動的量子場理論を生成できることを示すこと。

提案手法

• 非アーベルゲージ理論と4フェルミオン相互作用を組み合わせたゲージ化NJL模型を分析し、ゲージ相互作用と4フェルミオン結合の間の相互作用を検討する。
• 結合定数の「ウォークイング」挙動の概念を適用し、結合定数が広いエネルギー範囲にわたりゆっくりと変化することで、大異常次元が生じることを示す。
• ゲージ化NJL模型における臨界現象を用いて、トップクォークがなぜ大質量を動的に獲得するのかを説明する。
• ゲージ相互作用の導入により、4フェルミオン理論が可重整化可能かつ非自明なものとなることを示し、これは純粋なNJL模型とは対照的である。
• グランド統一理論（GUT）に「ウォークイング」ダイナミクスを適用し、非自明な固定点挙動を要求することで、自然な質量生成が実現されることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ゲージ対称性を伴う4フェルミオン相互作用が、非自明かつ可重整化可能な量子場理論を生じさせ得るか？
• RQ2 フェルミオン自己エネルギーにおける大異常次元が、なぜトップクォークの異常に大きな質量を説明できるのか？
• RQ3 ゲージ結合における「ウォークイング」挙動が、ヒッグス粒子およびトップクォークの質量を180 GeV前後に安定化させる役割を果たすか？
• RQ4 純粋なNJL模型がなぜ可重整化不可能なのか？ゲージ化することでこの問題はどのように解決されるか？
• RQ5 「ウォークイング」ダイナミクスを有する統一GUTフレームワークは、自然にトップクォークおよびヒッグスボソンの質量を約180 GeVに生成できるか？

主な発見

• 大異常次元を伴うゲージ化NJL模型は、純粋なNJL模型とは異なり、可重整化可能かつ非自明なものとなる。
• トップクォーク凝集体モデルにおける大異常次元γ_m ≈ 2は、臨界ダイナミクスを通じてトップクォークの大きな質量を説明する。
• γ_m ≈ 1で強いETCを伴うウォークイング技術色ダイナミクスと、1 < γ_m < 2の強いETCは、動的対称性の自发的破れの代替フレームワークを提供する。
• 標準模型のゲージ群が「ウォークイング」結合を有するGUTに埋め込まれると、トップクォークおよびヒッグス粒子の質量が自然に180 GeV前後に現れる。
• ゲージ化NJL模型における臨界挙動は、他のフェルミオンと比較してトップクォークの質量階層が生じる単純な動的根拠を提供する。