[論文レビュー] Large top mixing from extra dimensions

F. del Águila, José Santiago|ArXiv.org|Nov 10, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、余剰次元を伴うランダム＝サンズモデルにおけるトップクォーク混合を調査し、カーラッツ＝クラインフェルミオン励起状態からの補正を有効ラグランジアンアプローチで計算する。その結果、ユニバーサリティの喪失に起因する標準模型からのトップカップリングのずれは最大で4%にとどまり、これは5次元のユカワカップリングとAdS₅曲率スケールの積が≤10である場合に達成可能である。

ABSTRACT

Fermion mixing is conveniently described using the effective Lagrangian formalism. We apply this approach to study top mixing in models with an infinite tower of Kaluza-Klein fermion excitations. In the Randall-Sundrum background with a boundary Higgs and phenomenologically viable values of the model parameters, the only effect eventually observable is the loss of universality of the top couplings. Their deviation from the SM predictions can be up to 4 % if the five-dimensional Yukawa couplings times the AdS_5 curvature scale are < 10.

研究の動機と目的

• 無限大のカーラッツ＝クラインフェルミオン励起状態を伴うランダム＝サンズ背景におけるトップクォーク混合を研究すること。
• 余剰次元の文脈においてトップカップリングのずれの実験的妥当性を評価すること。
• 現実的なモデル制約下でのトップボソンZおよびWへのカップリングにおける最大観測可能なずれを特定すること。
• 将来の衝突型加速器が、特にZttおよびWtbカップリングにおいてこのようなずれを検出できる範囲を評価すること。
• 観測可能な効果は、トップカップリングにおけるSMのユニバーサリティからのずれのみであり、新規のフラバー変換を伴う中性荷電現在がないことを確立すること。

提案手法

• 電弱スケールより高いスケールにおける標準模型を越えたフェルミオン混合を記述するため、有効ラグランジアン形式を適用する。
• 電弱対称性の破れ後に生じるトップクォークカップリングへの補正を、次元6の演算子を用いて計算する。
• 境界ヒッグスを伴うランダム＝サンズのシナリオと、無限大のカーラッツ＝クラインフェルミオンモードの塔をモデル化する。
• ゼロモードの波動関数重ね合わせとカーラッツ＝クライン質量スペクトルを用いて、$X^{L}_{tt}$, $X^{R}_{tt}$, および $W^{L}_{tb}$ への補正を計算する。
• 電弱精度観測とLHCによるレアクォークカップリングの制限から、パラメータ空間を制限する。
• 観測されたフェルミオン質量とCKM行列に一致するように回転行列を固定し、実験データと整合性を保つ。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 余剰次元を伴うランダム＝サンズモデルにおいて、トップクォークのZおよびWボソンへのカップリングにおける最大のずれは何か？
• RQ2 カーラッツ＝クラインフェルミオン励起状態は、この枠組みにおけるトップクォークカップリングのユニバーサリティにどのように影響を与えるか？
• RQ3 電弱精度観測と加速器データからの制約は、トップ混合効果の大きさをどのように制限するか？
• RQ4 将来の加速器、例えばLHCやTESLAは、このようなずれを検出可能か。また、どの程度の精度で検出可能か？
• RQ5 5次元のユカワカップリングにおいて、既存の物性的制約に違反しない範囲で観測可能なずれが生じる条件は何か？

主な発見

• 境界ヒッグスを伴うランダム＝サンズモデルにおける観測可能な唯一の効果は、トップクォークのZおよびWボソンへのカップリングにおけるユニバーサリティからのずれである。
• Z\bar{t}tカップリングへの最大補正は約4%であり、W\bar{t}bカップリングへの補正は最大2%に達する。
• これらのずれは、5次元のユカワカップリングとAdS₅曲率スケールの積が≤10である場合にのみ達成可能である。
• $X^{L}_{tt}$カップリングは0.9608に低下し、$X^{R}_{tt}$は0.0013に抑制されるため、顕著な非ユニバーサリティが示される。
• $W^{L}_{tb}$混合行列要素は0.9752であり、SMの期待値と整合的だが、KKモードからのわずかな補正を受ける。
• TESLAでの高精度測定により、Z\bar{t}tカップリングの決定精度が2%に達し、このようなずれを検出可能になる。