[論文レビュー] Flavor and Little Higgs

Otto C. W. Kong|ArXiv.org|Dec 4, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、現実的なリトル・ヒッグスモデルのための基礎的段階として、異常なしのフェルミオンスペクトルを提案し、ゲージ整合性を保証するとともに、詳細なフレーバーフィジックス解析を可能にする。$SU(N)_L \times U(1)_X$ 対称性の拡張下での完全な多重生成子を構成することで、標準模型のフェルミオンと $T$ パートナーグルーエンなど追加状態を含め、家族非ユニフォーマルなフレーバー構造が自然に出現することを示し、ゲージおよびグローバル対称性によってヤコビ係数が制約され、$b$ および $t$ フィジックスにおける明確な臨床的予測を導く。

ABSTRACT

We discuss the proper starting point to look into flavor physics under the perspective of solving the hierarchy problem with the little Higgs mechanism -- the construction of anomaly free fermionic spectra of the effective theory of extended electroweak gauge symmetry around the TeV scale. Anomaly cancellations among the three SM families, plus extra fermions, are typically needed, giving family non-universal flavor structures. Such a completed and consistent fermionic spectrum supplements a scalar sector little Higgs model, turning the latter into a realistic model the phenomenological viability of which can then be investigated. The implications for flavor physics are specially interesting. We give more elaborated discussion here on our basic perspective, trying to clarify on issues that are in our opinion under-appreciated. We also add a brief comment of little Higgs versus supersymmetry.

研究の動機と目的

• 実現可能なリトル・ヒッグスモデルのための前提条件として、整合的かつ異常なしのフェルミオンスペクトルを確立すること。
• 拡張されたフェルミオン多重生成子の構造を決定づけるゲージ異常キャンセレーションの軽視されがちな役割に言及すること。
• 最小のトップ・パートナーモデルを超えるフェルミオン内容を完成させることで、詳細なフレーバーフィジックス研究を可能にすること。
• $SU(3)_L \times U(1)_X$ および $SU(4)_L \times U(1)_X$ リトル・ヒッグスモデルにおける、家族非ユニフォーマルなフレーバー構造が対称性割り当てからどのように生じるかを明確にすること。
• フェルミオンスペクトルおよびニュートリノ質量生成の観点から、リトル・ヒッグスモデルと超対称性を比較すること。

提案手法

• $SU(N)_L \times U(1)_X$ 拡張ゲージ対称性の下でフェルミオン多重生成子を構成し、標準模型の家族と $T$ クォークのような追加状態を含める。
• モデルの量子的整合性を保証するため、すべてのフェルミオン表現におけるゲージ異常キャンセレーションを強制する。
• スカラー多重生成子 ($\Phi_i$) にゲージおよびグローバル量子数を割り当て、許可されたヤコビ係数結合を特定する。
• ゲージ不変性およびグローバル対称性の制約を用いて、許可されるヤコビ係数相互作用を分析し、直接的および高次元結合の違いを明確にする。
• $SU(4)_L \times U(1)_X$ モデルを2つ比較：1つは VEV が整列したモデル、もう1つはトップおよびボトム系に別々の $\Phi$ ペアを用いたモデル。
• 得られたスペクトルを用いて、FCNC や精密電弱制約を含めた臨床的妥当性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 拡張された $SU(N)_L \times U(1)_X$ ゲージ対称性を有するリトル・ヒッグスモデルに対して、完全で異常なしのフェルミオンスペクトルをどのように構築できるか？
• RQ2 $SU(3)_L \times U(1)_X$ および $SU(4)_L \times U(1)_X$ モデルにおける、完全なフェルミオン多重生成子のゲージおよびグローバル量子数から、どのようなフレーバー構造が生じるか？
• RQ3 $SU(3)_L$ と $SU(4)_L$ リトル・ヒッグスモデルにおけるヤコビ係数結合構造の違いは何か？ そして、$b$ および $t$ フィジックスにどのような影響を及えるか？
• RQ4 なぜゲージ異常キャンセレーションは、リトル・ヒッグスモデル構築において重要でありながら、軽視されがちな制約なのであるか？
• RQ5 フェルミオンスペクトルの完全性およびニュートリノ質量生成の観点から、リトル・ヒッグスモデルと超対称性をどのように比較できるか？

主な発見

• SM の家族と $T$ クォークのような追加状態を含む完全なフェルミオンスペクトルは、拡張されたゲージおよびグローバル対称性の下で完全な多重生成子を形成しなければ、異常なしを保証できない。
• フェルミオンが $SU(N)_L \times U(1)_X$ の表現に割り当てられることにより、家族非ユニフォーマルなフレーバー構造が自然に生じ、特にヤコビ係数結合パターンに現れる。
• $SU(3)_L \times U(1)_X$ モデルでは、「トップ」ヒッグス ($\Phi_i$) に直接カップリングするのは $t$ および $T$ クォークのみであり、$d$ および $s$ クォークは高次元オペレーターを介してカップリングし、それによりヤコビ係数が抑制される。
• $SU(4)_L \times U(1)_X$ モデルで2つの $\Phi$ ペアを用いる場合、ボトム系の「ボトム」ヒッグスが $b$ および $B$ クォークに直接カップリングでき、自然に大きなボトムヤコビ係数を許容する。
• $SU(4)_L$ モデルでトップおよびボトム系に別々の $\Phi$ ペアを用いる場合、$SU(3)_L$ モデルとは異なるフレーバーフィジックスが得られ、異なる結合構造と臨床的含意を持つ。
• 整合的かつ完全なフェルミオンスペクトルは、リトル・ヒッグスモデルにおけるフレーバーフィジックス、FCNC、精密電弱制約の詳細な研究のための必須前提条件である。