[論文レビュー] Holographic Completion of Minimal Neutral Naturalness Model and Deconstruction

Ling-Xiao Xu, Jiang-Hao Yu+1 more|arXiv (Cornell University)|May 30, 2019

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 58被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、歪みのある5次元時空における最小中性自然性モデルのホログラフィック完成を提示し、ヒッグスを有限で放射的に生成されたヒッグスポテンシャルを持つ擬似Nambu-Goldstoneボソンとして実現する。UVブレーンにおけるフェルミオン寄与のみを埋め込むことで、$ v \ll f $ の自然な真空歪みが生じ、フェルミオンとボソン系の間の微調整されたキャンセルを回避する。

ABSTRACT

We previously presented the minimal neutral naturalness model, in which neutral naturalness is realized with the minimal coset and the minimal field content in the color-neutral sector. To fully eliminating the cutoff dependence in the Higgs potential, its ultraviolet completion was laid out. In this work, we investigate in details the holographic realization in warped five-dimensional framework. Using the holographic method, we obtain the effective action on the UV brane and derive the finite Higgs potential, with the Higgs being a pseudo Nambu-Goldstone boson. The Higgs potential is fully radiatively generated and vacuum misalignment is naturally realized through only the fermionic contribution. To illustrate general features of the lowest Kaluza-Klein states, we construct the corresponding deconstructed two-site composite model.

研究の動機と目的

• 最小の場の内容とコセット構造を用いてヒッグスを擬似Nambu-Goldstoneボソン（PNGB）として実現することで、複合ヒッグスモデルにおける階層問題を解決すること。
• 歪みのある5次元フレームワークにおけるホログラフィックUV完成を構築することで、ヒッグスポテンシャルのカットオフ依存性を排除すること。
• フェルミオン系のみによるダイナミクスによって自然に真空歪み（$ v \ll f $）を実現し、フェルミオンとボソン寄与の間の微調整されたキャンセルを避けること。
• UVブレーン上の有効4次元アクションを導出し、最低次のカルラッツ＝キリン状態を再現する2サイトのデコンストラクションモデルを構築すること。
• 精密ヒッグスデータと整合する、完全に放射的に生成されたヒッグスポテンシャルを提供すること。ここで歪み角はフェルミオン寄与によって動的に決定される。

提案手法

• UVブレーンとIRブレーンを持つ歪みのある5次元$ AdS_5 $時空を用い、ヒッグスを大域対称性の自発的破れから生じるPNGBとして実現する。
• ボリューム質量とIRブレーン混合項を伴う5次元フェルミオンプロファイル方程式を解き、ゼロモードの波動関数を導出し、4次元有効フェルミオン結合定数を決定する。
• ホログラフィー的手法を用いてUVブレーン上の有効アクションを導出し、ヒッグスポテンシャルがフェルミオンループ寄与によって有限かつ放射的に生成されることを示す。
• 修正ベッセル関数を用いて、最も軽いカルラッツ＝キリン状態の形因子を計算し、IRブレーンでの境界条件を適用する。
• ホログラフィックなウィルソン係数を5次元アクションから抽出し、ポテンシャルが $ V(H) \sim -\gamma \sin^2(\sqrt{H^{ar{\dagger}}H}/f) + \beta \sin^4(\sqrt{H^{ar{\dagger}}H}/f) $ の形を取ることを示す。
• 2サイトのデコンストラクションモデルを構築し、最低次のカルラッツ＝キリン状態のスペクトルと結合を再現し、ホログラフィック結果と一致させる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 最小中性自然性モデルは、歪みのある5次元時空においてホログラフィックに完成可能であり、有限のヒッグスポテンシャルを達成できるか？
• RQ2 フェルミオンとボソン寄与の間の微調整なしに、どのようにして自然に真空歪み（$ v \ll f $）を実現できるか？
• RQ3 ホログラフィック5次元アクションから導かれる有効4次元ヒッグスポテンシャルの構造は何か？ そして、どのようにして放射的に生成されるか？
• RQ4 最低次のカルラッツ＝キリン状態の性質は何か？ そして、それらを4次元2サイトモデルにどのようにデコンストラクションできるか？
• RQ5 フェルミオン寄与のみが、ホログラフィック枠組みにおいてヒッグスポテンシャルと歪み角 $ \xi = v^2/f^2 $ をどの程度決定づけるか？

主な発見

• ヒッグスポテンシャルはホログラフィック5次元モデルにおいて完全に放射的に生成され、二次発散がなく、ホログラフィックUV完成のおかげで有限である。
• 真空歪みはフェルミオン寄与のみによって自然に実現され、$ \xi = \gamma / (2\beta) \ll 1 $ となり、ヒッグス精度データと整合する。
• UVブレーン上の有効4次元アクションは、PNGB形式のヒッグスポテンシャル $ V(H) \sim -\gamma \sin^2(\sqrt{H^\dagger H}/f) + \beta \sin^4(\sqrt{H^\dagger H}/f) $ を再現する。係数 $ \gamma, \beta $ はフェルミオンループによって決定される。
• 最も軽いカルラッツ＝キリン状態の形因子は、修正ベッセル関数 $ I_\alpha $ と $ K_\alpha $ を用いて導出され、$ \Pi_L(m), \Pi_R(m), \Pi_{LR}(m) $ の明示的表現が得られる。
• IRブレーン混合がゼロに近づく極限（$ m \to 0 $）において、形因子は文献に既存の結果と整合する表現に簡略化され、形式の妥当性が検証される。
• デコンストラクションされた2サイトモデルは、最低次の状態のスペクトルと結合を成功裏に再現し、ホログラフィック構成の整合性が確認される。