[論文レビュー] Muon g-2 Anomaly and Extra Interaction of Composite Higgs in a Dynamically Broken Electroweak Theory

B. A. Arbuzov|ArXiv.org|Oct 30, 2001

Computational Physics and Python Applications参考文献 2被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、素粒子のヒッグススカラーを含まない動的対称性破れ電弱理論を提案する。複合ヒッグスダブルレットが標準模型のヒッグスに代わる。ボゴリューボフの準平均法と1ループギャップ方程式を用いて、予測されるヒッグス粒子質量は $117 \pm 7$ GeV であり、追加の4フェルミオン相互作用がミュオン $g-2$ に $\Delta a = 49.4 \times 10^{-10}$ を寄与させ、観測された異常と一致する。モデルはヒッグス崩壊Brachings比および生成断面積におけるずれを予測し、特に $H \to 2\gamma$ 崩壊が強化されている。

ABSTRACT

In electroweak theory without elementary Higgs scalars existence of a solution, which breaks initial symmetry is shown. A composite scalar doublet serves as a substitute for usual Higgs. The mass of the surviving Higgs scalar is predicted to be $M_H = 117 \pm 7 GeV$. The resulting theory contains realistic $W, Z, t$ masses and composite massive Higgs. Parameters used are $g$, $θ_W$, cut-off $Λ\simeq 3500 GeV$ and triple gauge constant $λ_V \simeq -0.034$. Stable nontrivial solution for extra interactions of the Higgs particle gives contribution to muon $g-2$: $Δa = 49.4\cdot 10^{-10}$ that agrees with the recently reported anomaly. The extra interaction leads to a number of experimental consequences for B.R. of Higgs decay and its production cross-sections in $e^+e^- $ and $\bar p p$ collisions including recommendation for looking for Higgs via decay $H o 2 γ$.

研究の動機と目的

• 標準模型ヒッグス機構の代替を、素粒子スカラー場を避ける形で探求すること。
• 動的に生成された複合ヒッグスを用いて、長年のミュオン異常磁気モーメント ($g-2$) の不一致を解消すること。
• 非素粒子ヒッグスフレームワーク内で $W$, $Z$, およびトップクォークの現実的な質量を導出すること。
• 特にヒッグス崩壊および生成断面積における新しい実験的シグネチャを予測すること。

提案手法

• 左・右ヘリシティフェルミオンを含む $U(1)$ゲージ理論にボゴリューボフの準平均法を適用し、微小な明示的対称性破れ項 $\epsilon$ を導入する。
• 準ラダーモデル近似におけるフラドキンのフルボリューム展開を用いて、有効4フェルミオン結合定数 $x$, $y$, $z$ の1ループギャップ方程式を解く。
• 対数的核を有するスカラー束縛状態のベーテ＝サルピーター方程式を導出し、メイジェル関数による解を得る。
• 解の漸近的挙動から有効切断 $\Lambda$ を推定し、それが動的起源であることを示す。
• 導出された結合定数を用いて、新しい4フェルミオン相互作用頂点がミュオン $g-2$ に与える寄与を計算する。
• 特に $H \to 2\gamma$ のようなヒッグス崩壊および $e^+e^-$ および $\bar{p}p$ 衝突における生成断面積への影響を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 素粒子ヒッグススカラーを含まない動的対称性破れ電弱理論が、$W$, $Z$, およびトップクォークの現実的質量を再現できるか？
• RQ2 準平均法による複合ヒッグスダブルレットの出現が、ミュオン $g-2$ 異常への寄与を生じるか？
• RQ3 ヒッグス崩壊および生成過程における追加の4フェルミオン相互作用の観測可能な影響は何か？
• RQ4 基本的スカラー場が存在しない状況で、有効切断 $\Lambda$ はどのように動的に生成されるか？

主な発見

• モデルは複合ヒッグス粒子質量を $M_H = 117 \pm 7$ GeV と予測し、実験的兆候と整合的である。
• 追加の相互作用がミュオン異常磁気モーメントに $\Delta a = 49.4 \times 10^{-10}$ を寄与させ、観測された異常と一致する。
• ベーテ＝サルピーター方程式の解は、振動的挙動を示す形因子をもたらし、動的に生成された切断 $\Lambda \approx 3500$ GeV を示している。
• モデルは $H \to 2\gamma$ 崩壊率が強化されていると予測し、加速器実験での有効な探索チャネルであると示唆している。
• 理論は $g$, $\theta_W$, $\Lambda \approx 3500$ GeV, および $\lambda_V \approx -0.034$ のみを用いて、現実的な $W$ および $Z$ 質量、およびトップクォーク質量を再現している。
• 物理的に意味のある解として、非自明解 $X_2 = -1/4$, $Y_2 = Z_2 = -1/16$ が選択され、正しい $g-2$ 寄与が得られている。