[論文レビュー] Fine Tuning in the Holographic Minimal Composite Higgs Model

Paul R. Archer|arXiv (Cornell University)|Mar 31, 2014

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 36被引用数 9

ひとこと要約

本稿は、ホログラフィック最小複合ヒッグス模型（MCHM5）におけるファインチューニングを調査し、ブレーン局在化された運動エネルギー項および質量項がヒッグスポテンシャルに与える影響に注目する。結果として、ゲージ・コンtributionsが運動エネルギー項によって抑制可能である一方で、Sパラメータが増大し、フェルミオン寄与はゲージ寄与とフェルミオン寄与のキャンセレーションが必要なため、ファインチューニングの顕著な低減には寄与しないことが判明した。

ABSTRACT

In the minimal composite Higgs model (MCHM), the size of the Higgs mass and vacuum expectation value is determined, via the Higgs potential, by the size of operators that violate the global SO(5) symmetry. In 5D holographic realisations of this model, this translates into the inclusion of brane localised operators. However, the inclusion of all such operators results in a large and under-constrained parameter space. In this paper we study the level of fine-tuning involved in such a parameter space, focusing on the MCHM${}_5$. It is demonstrated that the gauge contribution to the Higgs potential can be suppressed by brane localised kinetic terms, but this is correlated with an enhancement to the S parameter. The fermion contribution, on the other hand, can be enhanced or suppressed. However this does not significantly improve the level of fine tunings, since the Higgs squared term, in the potential, requires a cancellation between the fermion and gauge contributions. Although we focus on the MCHM${}_5$, the fermion holographic Lagrangian - including all possible brane localised mass and kinetic terms - is derived in the appendix and will have applications to a wider range of composite Higgs models.

研究の動機と目的

• 5次元ホログラフィー枠組みにおける最小複合ヒッグス模型（MCHM5）におけるファインチューニングを定量的に評価すること。
• ブレーン局在化された運動エネルギー項および質量項がヒッグスポテンシャルおよびチューニングに与える役割を検討すること。
• このようなオペレーターが電弱対称性の自発的破れに必要なファインチューニングのレベルを低減できるかどうかを特定すること。
• すべての可能なブレーン局在化項を含むフェルミオンの完全なホログラフィックラグランジアンを導出すること。これは、より広範な複合ヒッグス模型に適用可能である。
• ゲージおよびフェルミオン寄与がヒッグス二乗質量項に与える相互作用と、自然性への影響を明確にすること。

提案手法

• 強い結合した複合ヒッグス系を5次元有効理論（ワーブド余次元を有する）に写像するために、AdS/CFT対応を用いる。
• すべての可能なブレーン局在化された質量項および運動エネルギー項を含む、ゲージおよびフェルミオン場のホログラフィックラグランジアンを構築する。
• コロン・ワインバーグ機構を適用してヒッグスポテンシャルおよび対称性破れオペレーター依存性を計算する。
• ブレーン局在化パラメータの関数としてヒッグス質量および真空期待値の数値的解析を実施する。
• 付録Bで、すべての許容されるブレーン局在化結合を含む、完全なフェルミオンのホログラフィックラグランジアンを導出する。
• ファインチューニングはチューニング指標Δを用いて評価され、ヒッグス質量項におけるゲージおよびフェルミオン寄与のキャンセレーションを定量化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ブレーン局在化された運動エネルギー項は、MCHM5におけるヒッグスポテンシャルのゲージ寄与を抑制できるか。その結果、ファインチューニングが低減するか。
• RQ2 すべての可能なブレーン局在化オペレーターを含めた場合、MCHM5におけるファインチューニングのレベルにどのような影響を与えるか。
• RQ3 フェルミオン寄与がヒッグスポテンシャルに与える影響は何か。また、大きなゲージ寄与を相殺できるか。
• RQ4 運動エネルギー項を用いる際、ゲージ寄与の抑制とSパラメータの増大との間にはトレードオフがあるか。
• RQ5 ヒッグス二乗質量項におけるゲージおよびフェルミオン寄与の必要なキャンセレーションが、オペレーターのチューニングによるチューニング改善の程度をどの程度制限するか。

主な発見

• ゲージ寄与はブレーン局在化された運動エネルギー項によって抑制可能であるが、これによりSパラメータが顕著に増大し、物性的制約を受ける。
• フェルミオン寄与は、ブレーン局在化パラメータの選択に応じて強化または抑制可能であるが、全体のファインチューニングに顕著な低減は与えない。
• ヒッグス二乗質量項におけるゲージおよびフェルミオン寄与の必要なキャンセレーションが、最適なオペレーター選択であってもチューニングの顕著な改善を妨げる。
• すべての可能なブレーン局在化オペレーターを含めると、巨大で制約の薄いパラメータ空間が生じ、ファインチューニング解析が特定のモデル選択に極めて敏感になる。
• 付録Bで導出したホログラフィックフェルミオンラグランジアンは一般性を持ち、MCHM5を越える広範な複合ヒッグス模型に適用可能である。
• 数値的結果は、電弱精度制約を満たす必要があるという本質的矛盾のため、MCHM5におけるチューニングが依然として大きく、従来の研究の予想と整合することを確認した。