[論文レビュー] Higgsless Electroweak Symmetry Breaking

Csaba Csáki|ArXiv.org|Dec 22, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 27被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、ヒッグス粒子を排除した電弱対称性の spontaneously broken を、歪んだ余次元における境界条件によって実現するモデルを提案する。ヒッグス機構は境界条件によるゲージ対称性の破れに置き換えられる。ユニタリティは、エネルギー増大項をキャンセルする和則を満たす質量のあるカルラ・カーラ・ケイリー（KK）ゲージボソンの交換によって保たれ、正しいW/Z質量比とフェルミオン質量を再現する現実的なモデルが構築される。主な結果として、フェルミオンの波動関数プロファイルを変更することでSパラメータを抑制可能であるが、Zb̄b結合の大きなシフトを伴わずにトップクォークを重くすることは依然として大きな課題である。

ABSTRACT

We discuss the possibility of breaking the electroweak symmetry in theories with extra dimensions via boundary conditions, without a physical Higgs scalar in the spectrum. In these models the unitarity violation scale can be delayed via the exchange of massive KK gauge bosons. The correct W/Z mass ratio can be enforced in a model in warped space with a left-right symmetric gauge group in the bulk. Fermion masses can be similarly generated via boundary conditions. In the perturbative regime the S parameter is too large in the simplest model, however this can be alleviated in by changing the structure of the light fermions slightly. The major remaining issue is the inclusion of a heavy top quark without generating an unacceptably large shift in the Zbb coupling.

研究の動機と目的

• 余次元における境界条件を用いることで、物理的ヒッグススカラーを用いない電弱対称性の spontaneously broken を探求すること。
• ヒッグスボソンが存在しない状況でゲージボソン散乱振幅におけるユニタリティの破れを回避する方法を提示すること。
• 正しいW/Z質量比とフェルミオン質量を再現する現実的なモデルを構築すること。
• フェルミオンの波動関数構造を変更することで、摂動的領域におけるSパラメータを抑制すること。
• 重いトップクォークを生成する際、Zb̄b結合に大きなずれを引き起こさない方法を解消すること。

提案手法

• 5次元の歪んだ時空におけるTeVブレーンおよびプランクブレーンでの境界条件を用いて、電弱対称性の spontaneously broken を実装する。
• KKゲージボソンの三体および四体相互作用の和則を満たすことでユニタリティを保証し、散乱振幅におけるエネルギー増大項をキャンセルする。
• バルクに左対称性と右対称性を持つゲージ群を導入することで、自然に正しいW/Z質量比を再現する。
• TeVブレーンにおけるディラック質量項と波動関数の局在化を用いてフェルミオン質量を生成し、バルクに5次元のフェルミオンを配置する。
• KKモードからの寄与を減らすために、左フェルミオンの波動関数を変更することでSパラメータを抑制する。
• プランクブレーンに境界運動エネルギー項を導入し、トップとボトムクォークの波動関数を分離させ、フラバー変換効果を低減する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 5次元ゲージ理論における余次元を用いた境界条件によって、ヒッグススカラーを用いずに電弱対称性を破ることができるか？
• RQ2 ヒッグスボソンが存在しない状況で、縦偏光ゲージボソンの散乱においてユニタリティをどのように保てるか？
• RQ3 ヒッグスを用いずに、正しいW/Z質量比とフェルミオン質量を再現する現実的なモデルを構築できるか？
• RQ4 Sパラメータがモデルに課す制約は何か？ そして、摂動的領域でSパラメータをどのように抑制できるか？
• RQ5 Zb̄b結合に大きなずれを引き起こさずに、十分に重いトップクォークを生成するにはどうすればよいか？

主な発見

• ヒッグスが存在しない場合のユニタリティ破れは、Λ_NDA ~ 12π⁴M_W² / (g²M_W^(1)) のスケールまで遅れ、これは標準模型の約1.7 TeVよりも顕著に高い。
• KKモードの三体および四体相互作用の和則は、ゲージ不変性を保つ5次元理論では自動的に満たされ、エネルギー増大項のキャンセルが保証される。
• バルクに左対称性と右対称性を持つゲージ群を導入した歪んだヒッグスなしモデルでは、W/Z質量比が正しく再現される。
• 単純なモデルではSパラメータが大きすぎるが、軽いフェルミオンの波動関数プロファイルを変更することで抑制可能である。
• 重いトップクォークを生成するにはTeVブレーンでの大きなディラック混合が必要であり、これによりボトムクォーク波動関数の左成分が大きく増加し、Zb̄b結合がずれる。
• トップクォーク質量はm_top ≤ √2 M_W（c_L ≥ 0.5）で飽和し、微調整やモデル構造の変更なしでは十分に重いトップクォークを達成することは不可能である。