[論文レビュー] How Big Can Anomalous W Couplings Be?

C. P. Burgess, Mariana Frank+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 7, 1993

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 13被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、新しい物理学の一般な renormalizable モデルにおいて、異常な W ボソン結合の最大サイズを調査し、CP 違反性自己結合への1ループ寄与を計算している。新しい粒子が弱いスケールにある場合、このような結合は数パーセントに達しうることを発見し、従来の1%程度の制限という常識を覆すものであり、背後にある物理学を反映する一貫性のあるパターンを特定している。これは、衝突機における異常なゲージ結合を通じた新しい物理学の検出に影響を与える。

ABSTRACT

Conventional wisdom has it that anomalous gauge-boson self-couplings can be at most a percent or so in size. We test this wisdom by computing these couplings at one loop in a generic renormalizable model of new physics. (For technical reasons we consider the CP-violating couplings here, but our results apply more generally.) By surveying the parameter space we find that the largest couplings (several percent) are obtained when the new particles are at the weak scale. For heavy new physics we compare our findings with expectations based on an effective-lagrangian analysis. We find general patterns of induced couplings which robustly reflect the nature of the underlying physics. We build representative models for which the new physics could be first detected in the anomalous gauge couplings.

研究の動機と目的

• 異常な W ボソン結合がサイズ的に約1%に制限されるという従来の信念を検証すること。
• 一般な renormalizable 新しい物理学モデルにおける異常な W 自己結合の最大可能な値を探ること。
• これらの結合が最大値に達する条件、特に弱いスケールでの条件を特定すること。
• 重い新しい物理学に対して、1ループの結果と有効ラグランジアンの予測を比較すること。
• 異常なゲージ結合を通じて最初に新しい物理学が検出される可能性がある代表的なモデルを構築すること。

提案手法

• 新しい重い粒子を含む一般な renormalizable 理論において、CP 違反性 W ゲージボソン自己結合への1ループ寄与を計算する。
• 異常な結合を最大化するパラメータ空間の体系的サーベイを実施する。
• 重い新しい物理学に対して、完全な量子場理論の計算結果と有効ラグランジアンアプローチの予測を比較する。
• ループ誘導結合の構造を用いて、背後にある新しい物理学の性質を推測する。
• 式 (39) 及び関連図 (9) の誤りを是正するが、本文や結論に影響を与えない。
• 得られた結果を応用して、異常な結合が衝突機における新しい物理学の最初の観測信号となる可能性がある現象論的妥当なモデルを構築する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一般な renormalizable 新しい物理学モデルにおいて、異常な W ボソン自己結合の最大サイズは何か？
• RQ2 重い新しい物理学に対して、完全な量子場理論フレームワークにおけるループ補正は、有効場理論の予測とどのように比較されるか？
• RQ3 異常な W 結合が最大値に達する条件（特に新しい粒子の質量と結合定数の観点から）は何か？
• RQ4 誘導された異常結合の構造は、背後にある新しい物理学に関する情報を明らかにできるか？
• RQ5 どのモデルにおいて、異常な W 結合が新しい物理学の最初の実験的シグナルとなるか？

主な発見

• 新しい粒子が弱いスケールにある場合、異常な W 結合は数パーセントに達しうる。これは従来の約1%の制限を著しく上回る。
• 最大の結合は、新しい物理学が軽く、特に弱いスケールにあるモデルで発現する。これは、ループ寄与が強化されるためである。
• 重い新しい物理学に対しては、1ループの結果と有効場理論の予測が一致し、低エネルギー近似の妥当性が裏付けられる。
• 誘導された異常結合のパターンは、背後にある新しい物理学の量子数および構造を一貫して反映している。
• 異常なゲージ結合が衝突機における新しい物理学の最初の観測信号となる可能性がある代表的なモデルが構築された。
• 式 (39) 及び関連図 (9) の誤りが是正されたが、主な結論に変更はない。