[論文レビュー] Mass Generation in the Standard Model without Dynamical Higgs Field

Marek Pawłowski, R. Rączka+1 more|ArXiv.org|Mar 17, 1994

Computational Physics and Python Applications被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、動的なヒッグス場に依存せずに標準模型における質量生成を実現するメカニズムを提案する。ゲージ対称性を局所的共形対称性へ拡張することで達成される。相互作用を共形対称性を保つ項に制限し、ユニタリーゲージ条件と共形ゲージ条件を課すことにより、ヒッグスダブルレットの4つの成分がすべて消去されるが、ベクトルボソン、フェルミオン、クォークは、従来の標準模型と同一の式で質量を獲得する。これは、自発的対称性の破れや物理的ヒッグスボソンを必要としない質量生成を実現する。

ABSTRACT

We call attention to the fact that the gauge symmetry $SU(3) imes SU(2)_{_L} imes U(1)$ of the Standard Model can be easily and naturally extended by the local conformal symmetry connected with the possibility of choosing the local length scale. Restricting the admissible interactions to the lowest order conformal invariant interactions one gets the unique form of total lagrangian. It contains all Standard Model fields and gravitational interaction. Using the unitary and the conformal gauge conditions we can eliminate all four real components of the Higgs doublet in this model. However the masses of vector mesons, leptons and quarks are automatically generated and are given by the same formulas as in the conventional Standard Model. In this manner one gets the mass generation without the mechanism of spontaneous symmetry breaking and without the remaining real dynamical Higgs field.

研究の動機と目的

• 標準模型における質量生成の代替メカニズムを、動的なヒッグス場に依存せずに探求すること。
• 局所的共形対称性が、標準模型の場および重力の整合的なゲージ理論の基礎として機能できるかを調査すること。
• ベクトルボソン、レプトン、クォークが、自発的対称性の破れや物理的ヒッグススカラ粒子を必要とせずに質量を獲得できるかを示すこと。
• 重力を含む完全な標準模型ラグランジアンが、共形不変性と最低次の相互作用制約から導けるかを示すこと。

提案手法

• 標準模型のゲージ群 $SU(3)\times SU(2)_L\times U(1)$ を、局所的長さスケールの局所的スケーリングを許す局所的共形対称性へ拡張する。
• 局所的共形変換に対して不変となる項にのみ相互作用ラグランジアンを制限し、作用レベルでの共形不変性を保証する。
• ユニタリーゲージ条件と共形ゲージ条件を課すことにより、ヒッグスダブルレットの4つの実数成分をすべて物理的スペクトルから除去する。
• 共形不変性と最低次の摂動的可微分性の制約に基づき、すべての標準模型の場および重力相互作用を含む完全なラグランジアンを導出する。
• 物理的コンテンツを保ちつつ、非物理的自由度を除去するゲージ固定手順を用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準模型における質量生成は、動的なヒッグス場に依存せずに達成可能か？
• RQ2 局所的共形対称性の導入により、標準模型ラグランジアンの一貫性と一意性が保証されるか？
• RQ3 ゲージ固定によってヒッグスダブルレットを完全に除去できるか？その際、ゲージボソンおよびフェルミオンの質量生成の一貫性は保たれるか？
• RQ4 この共形フレームワークにおいて、ベクトルボソン、レプトン、クォークの質量式は、従来の標準模型と一致するか？

主な発見

• 重力も含む完全な標準模型ラグランジアンは、共形不変性と最低次の相互作用制約によって一意に決定される。
• ユニタリーゲージ条件と共形ゲージ条件を課すことにより、ヒッグスダブルレットの4つの成分が物理的スペクトルから完全に除去される。
• ベクトルボソン、レプトン、クォークの質量は自動的に生成され、ヒッグス機構から導かれる標準的な式と一致する。
• 自発的対称性の破れや物理的ヒッグススカラ粒子を必要とせず、質量生成を実現する。