[論文レビュー] Neutron to proton mass difference, parton distribution functions and baryon resonances from a simple abstract model

Ole L. Trinhammer|arXiv (Cornell University)|Feb 7, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、u(3)リーリー代数上の再解釈されたKogut-Susskindハミルトニアンにおいて、ニュートロンと陽子の質量差、電弱スケール、バリオン共鳴状態を説明するための新しいヒッグス機構を提案する。唯一の入力として古典的電子半径と弱い混合角を用い、微細構造定数の幾何平均を通じて125.1 GeVのヒッグス粒子質量を導出し、観測値と非常に近い値を得ている。

ABSTRACT

We investigate the neutron to proton decay via a Higgs mechanism in the framework of a reinterpreted Kogut-Susskind Hamiltonian on the Lie group u(3). We calculate expressions for a scalar Higgs mass, an electroweak energy scale, and vector gauge boson masses which all compare well with observed or derived values. Our sole ad hoc inputs to the calculations are the classical electron radius and the weak mixing angle. Our result for the Higgs mass relative to the electron mass involves only mathematical constants and the fine structure constant. It yields 125.1 GeV for a fine structure constant taken as a geometric mean between it's sliding scale values at respectively the electron mass and the W vector boson mass which are both involved in the neutron decay. In passing we compare with the neutral flavour baryon spectrum and mention an approximate calculation of the relative neutron to proton mass ratio of 0.13847 percent which is promisingly close to the observed value of 0.137842 percent. We finally mention the Fermi coupling constant as a derived quantity.

研究の動機と目的

• 再解釈されたKogut-Susskindハミルトニアンフレームワーク内でのヒッグス機構を通じて、ニュートロンと陽子の質量差を説明すること。
• 任意のパrameterを含まずに、基本定数から電弱エネルギー スケールとベクトルボソン質量を導出すること。
• 理論的予測を中性フレーバーバリオンスペクトルと既知の質量比と比較すること。
• フェルミ結合定数をモデル構造の結果として導出すること。
• 特に125 GeVのヒッグス粒子という観測値と整合するか、モデルの整合性を評価すること。

提案手法

• クォークおよびゲージ相互作用をモデル化するため、u(3)リーマン群上のKogut-Susskindハミルトニアンを再解釈する。
• 自発的対称性の破れを介して、ベクトルボソンおよびフェルミオンの質量項を生成するヒッグス機構を適用する。
• 恣意的な入力として、古典的電子半径と弱い混合角のみを用いる。
• 微細構造定数を電子とWボソンの質量スケールにおける値の幾何平均として評価し、ヒッグス粒子質量をその関数として計算する。
• 同じフレームワーク内で電弱スケールとベクトルボソン質量を導出する。
• 得られたニュートロン-陽子質量比を観測値0.137842%と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 u(3)ハミルトニアンモデルにおける統一的ヒッグス機構から、ニュートロン-陽子質量差を導出可能か？
• RQ2 基本定数のみを用いて、観測された125 GeVのヒッグス粒子質量と整合する予測ができるか？
• RQ3 モデルは0.137842%のニュートロン-陽子質量比をどの程度正確に再現できるか？
• RQ4 電弱エネルギー スケールとベクトルボソン質量は、同じ理論的フレームワークから導出可能か？
• RQ5 フェルミ結合定数は、モデル構造の自然な結果として得られるか？

主な発見

• 微細構造定数を電子とWボソンの質量スケールにおける値の幾何平均として取り扱うと、モデルは125.1 GeVのヒッグス粒子質量を予測する。
• 計算されたニュートロン-陽子質量比は0.13847%であり、観測値0.137842%と非常に近い。
• 電弱エネルギー スケールとベクトルボソン質量は、モデルのフレームワーク内で一貫して導出可能である。
• フェルミ結合定数は入力ではなく、導出された量として現れる。
• スカラーであるヒッグス粒子質量と電子質量の比は、数学定数と微細構造定数にのみ依存する。
• ヒッグス粒子質量と質量比に関するモデルの予測は、実験的観測と強い一貫性を示している。