[論文レビュー] Higgless W unitarity from decoupling deconstruction

Nick Evans, Phil Membry|arXiv (Cornell University)|Jun 25, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 21被引用数 8

ひとこと要約

本稿では、ヒッグス粒子を含まない摂動的で分解型の5次元モデルを提案し、二重のヒッグス場によって接続されたSU(2)^N+1 × U(1)_Y群の鎖を用いて、ユニタリティの破れを回避する。2つのデカップリング領域（大きなヒッグス真空期待値または大きなSU(2)結合定数）を同定したが、すべての実験的制約を満たすには、2 TeV付近にヒッグスに類似した状態と新しいWボソンの両方が必要であり、部分的ヒッグスレスな振る舞いを示す強い結合系のシナリオを示唆している。

ABSTRACT

Recently there has been interest in electroweak models on a five dimensional interval that break the symmetry without a higgs boson. By warping the metric of the interval it may be possible to avoid experimental bounds on extra W bosons and delta rho. Five dimensional models necessarily require an explicit UV cut-off to remain perturbative, such as that provided by deconstruction. We study a simple deconstruction of this scenario with a chain of SU(2)^N+1 x U(1)_Y groups linked by bi-fundamental higgs. There are two interesting decoupling limits of this model, when the higgs vevs are taken large and when the SU(2) couplings grow, which might provide a perturbative realization. In fact it is very challenging to satisfy all the experimental bounds and the most compatible scenario has both a higgs and a relatively strongly coupled new W both close to 2 TeV

研究の動機と目的

• メトリックの歪みを持つ5次元区間における摂動的・ヒッグスレスな電弱模型の探求。
• ヒッグス粒子が存在しない状況でもWボソン散乱におけるユニタリティの破れを回避する挑戦への対処。
• 摂動性と実験的制約を満たすデカップリング領域を保つ、モデルの分解型バージョンにおける有効なデカップリング領域の同定。
• 現在のLHCおよび電弱精度測定データと整合するヒッグスレスなシナリオが可能かどうかの検証。
• 2 TeV付近に強い結合性の新しい物理学セクターが存在し、ヒッグスレスの振る舞いを模倣する可能性の評価。

提案手法

• 5次元のヒッグスレス模型を、双ファンドメンタルヒッグス場によって接続されたSU(2)^N+1 × U(1)_Yゲージ群の鎖に分解する。
• 2つの異なるデカップリング極限（大きなヒッグス真空期待値と大きなSU(2)ゲージ結合定数）を適用する。
• 分解型フレームワークを用いて紫外のカットオフを導入し、5次元モデルにおける摂動性を維持する。
• Wボソンの散乱振幅を解析し、ユニタリティの破れを評価し、実験的制約と比較する。
• 特にΔρと追加のWボソンに関する制約を含めた、電弱精度観測量との整合性を評価する。
• パラメータ空間のスキャンを実施し、2 TeVスケールを含む実験的データと整合する領域を同定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ヒッグスレスで5次元の電弱模型は、分解型によってWボソン散乱におけるユニタリティの破れを回避できるか？
• RQ2 摂動性とデータとの整合性を保つために、分解型ヒッグスレス模型における有効なデカップリング極限は何か？
• RQ3 ヒッグスレスなシナリオがLHCおよび電弱精度測定とどの程度まで整合することができるか？
• RQ4 2 TeVスケール付近でモデルを安定化させるために、新しい重いWボソンが果たす役割は何か？
• RQ5 2 TeV付近にヒッグスに類似した状態と強い結合性の新しい物理学セクターを併せ持つモデルは、すべての実験的制約を満たすことができるか？

主な発見

• 本モデルは、大きなヒッグス真空期待値と大きなSU(2)結合定数の2つのデカップリング極限を示し、ヒッグスレス電弱対称性の破れの摂動的実現が可能である可能性を示している。
• これらの極限が存在するにもかかわらず、追加のWボソンやΔρに関するすべての実験的制約を満たすことは極めて困難であることが判明した。
• 最も現実的なシナリオは、ヒッグスに類似した状態と、相対的に強い結合性を持つ新しいWボソンが、両方とも2 TeV付近に存在するものである。
• この2 TeVスケールの物理学は、実際には完全にヒッグスレスではない可能性を示唆しており、たとえ構築段階でそうであったとしても。
• 新しい物理学セクターが強く結合しており、2 TeV付近に存在する場合、モデルのデータとの整合性は最も強固になる。これは、スケールの動的起源の可能性を示唆している。
• 本研究の結論として、完全なヒッグスレスなシナリオは現在のデータと整合しにくく、ヒッグスと2 TeV付近の重いWボソンを併せ持つハイブリッドモデルが、最も良い適合性を示す。