[論文レビュー] Models of Electroweak Symmetry Breaking

R. Sekhar Chivukula|ArXiv.org|Mar 2, 1998

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 2被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、電弱対称性の spontaneously broken に関するメカニズムを提唱するモデルについて包括的なレビューを提供しており、ヒッグスに基づくモデル、超対称的拡張、および動的な対称性破れのシナリオをカバーしている。自然性、階層性、自明性の問題を分析し、対称性破れ領域の体系的分類を提示するとともに、今後の10年間における実験的検証が可能な主要な未解決問題を特定している。

ABSTRACT

Discovering the dynamics responsible for electroweak symmetry breaking is the outstanding question facing particle physics today, and the answer will be found in the next decade. In these lectures I discuss the range of models which have been proposed to explain electroweak symmetry breaking. I begin with an overview of Higgs models, with emphasis on the naturalness/hierarchy and triviality problems, and then consider general lessons which can be drawn about the symmetry breaking sector in arbitrary scalar models. Subsequently, I discuss the symmetry breaking sector in supersymmetric models and then consider models of dynamical electroweak symmetry breaking. I conclude with a brief review of the open questions.

研究の動機と目的

• 電弱対称性破れを説明する理論的モデルを体系的に分類・分析すること。これは当時、素粒子物理学における中心的未解決問題であった。
• ヒッグスに基づくモデルにおける自然性および階層問題を検討し、その有効性を制限する自明性制約を評価すること。
• 標準模型の超対称的拡張における対称性破れ領域の構造と制約を調査すること。
• 基本的ヒッグス粒子に代わる非技術的カラーシナリオとしての動的モデルを検討すること。
• 2000年代初頭に実験的に解明可能な、電弱対称性破れにおける未解決の主要な問いを特定・要約すること。

提案手法

• 最小ヒッグスモデル、複合ヒッグスのシナリオ、拡張されたスカラー系を有するモデルを含む広範な理論的モデルのサーベイ。
• 有効場理論的手法を用いてスカラー系の低エネルギー行動を分析し、ユニタリティおよび再正則化可能性から制約を導出する。
• 特にヒッグス質量が高エネルギー物理学にどのように敏感であるかを示す放射修正を用いて階層問題を評価する。
• フェルミオンとボソンのスーパーパートナーによるキャンセレーションを通じてヒッグス質量を安定化させ、階層問題を解消する超対称性の役割を分析する。
• 技術色理論を含む動的対称性破れモデルを検討し、精密電弱観測量におけるその実験的シグネチャを調査する。
• ユニタリティ、摂動性などの理論的整合性条件に加え、実験データからの制約を用いて、妥当なモデルを分類する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電弱対称性破れのヒッグスに基づくモデルに課せられる理論的および実験的制約は何か？
• RQ2 階層問題および自明性問題は、標準模型における基本的ヒッグス粒子の有効性をどのように制限するか？
• RQ3 超対称的モデルにおける電弱対称性破れの主要な特徴と実験的シグネチャは何か？
• RQ4 技術色理論のような動的モデルは、基本的ヒッグス粒子が存在しない条件下でどのように電弱対称性破れを実現するか？
• RQ5 異なるクラスの電弱対称性破れモデルを区別するための実験的シグネチャおよび精密測定は何か？

主な発見

• 階層問題は、ヒッグス質量が量子力学的にTeVスケールの新物理に敏感であることを示唆しており、新物理が存在しない限り微調整が必要である。
• 自明性の上限は、カットオフスケールに応じて、標準模型においてヒッグスボソン質量が約130–150 GeV未満に制限されることを示している。
• 超対称性は、スーパーパートナーの寄与によって二次発散をキャンセルすることで階層問題を解消し、ヒッグス質量を安定化させる。
• 技術色理論のような動的モデルは、TeVスケールで新しい強い相互作用を予測し、複合ヒッグスに類似した状態や新しい共鳴状態を生じさせる。
• 任意のスカラー系モデルにおける対称性破れ領域は、ユニタリティおよび摂動性の制約を満たさなければならないため、軽いスカラーの数やその結合定数が制限される。
• 本論文では、特に精密測定および直接的なヒッグス粒子や共鳴状態の探索を通じて、LHCおよび将来の線形衝突機が、さまざまなモデルを検証する上で極めて重要であると特定している。