[論文レビュー] New Resonances at LHC are possible. Multiple Point Principle and New Bound States in the Standard Model

Л. В. Лаперашвили, C.D. Froggatt+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 6, 2017

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 25被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、6つのトップクォークと6つの反トップクォークからなる新しいスカラー共振状態が、質量が約770 GeVであると提案されており、これは標準模型の真空の不安定性問題を解消する。この状態はヒッグス四次結合定数に正の補正をもたらすことで、電弱真空の安定性を回復させる。多重点原理（MPP）を用いて、著者らはこの束縛状態が電弱真空を安定化させ、三つの真空—電弱、プランクスケール、凝集状態—の degeneracy を強制することで、MPPの正確性を現在の実験的パrameterと整合させることを示した。

ABSTRACT

In the present paper we argue that the correction to the Higgs mass coming from the bound state of 6 top and 6 anti-top quarks, predicted early by C.D. Froggatt, H.B. Nielsen and L.V. Laperashvili, leads to the Standard Model (SM) vacuum stability and confirms the accuracy of the multiple point principle (principle of degenerate vacua) for all experimentally valued SM parameters (Higgs mass, top-quark mass, etc.). The aim to get the vacua degeneracy requires a mass of the bound state in the region of 770 GeV.

研究の動機と目的

• 標準模型における電弱真空の不安定性問題を多重点原理（MPP）を用いて解決すること。
• 6つのトップクォークと6つの反トップクォークからなる新しい束縛状態がヒッグスポテンシャルを安定化させることを示すこと。
• MPPが、宇宙定数がゼロである三つの真空の退inglyを要求するが、現在のヒッグスおよびトップクォーク質量の実験的値と整合することを示すこと。
• トップクォークの強いダイナミクスに起因するLHCで検出可能な約770 GeVの新しい共鳴状態を予測すること。
• 新しい束縛状態を用いたヒッグス有効ポテンシャルの非摂動的補正を通じて、MPPを検証すること。

提案手法

• 多重点原理（MPP）を適用し、三つの真空—電弱（v = 246 GeV）、プランクスケール（v ~ 10^18 GeV）、凝集状態真空—の退inglyを強制すること。
• ヒッグス有効ポテンシャルの二ループ補正を計算し、6t+6anti-t束縛状態の寄与を組み込むこと。
• ベーテ＝サルピーター方程式および格子場理論の手法を用いて束縛状態をモデル化し、半径 r₀ = b/mₜ と仮定し、b ≈ 2.34 とする。
• ヒッグス四次結合定数 λ(μ) の正準化群の進化を計算し、共鳴状態が λ_S ≈ +0.01 の寄与をもたらすことを示すこと。
• Degrassi らが得た漸近的負値 λ_asym ≈ -0.01 と比較し、キャンセルが生じ、真空の安定性が保証されることを示すこと。
• 束縛状態の質量を三つの独立した手法で推定する：バッグ模型（830 GeV）、V_present = V_condensate（690 GeV）、V_present = V_high-field（780 GeV）として、平均で770 GeVを得る。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 6つのトップクォークと6つの反トップクォークからなる新しい束縛状態が、標準模型における電弱真空を安定化させ得るか？
• RQ2 このような束縛状態の存在が、多重点原理のもとで三つの真空の正確な退inglyをもたらすか？
• RQ3 6t+6anti-t束縛状態の質量は何か？ これは現在は無視されたLHCでの750 GeVの二光子共鳴と整合するか？
• RQ4 この共鳴状態がヒッグス四次結合定数 λ(μ) に与える寄与は、標準模型の真空安定性にどのように影響するか？
• RQ5 ベーテ＝サルピーター方程式やヒッグスを格子上に置いた格子場理論などの非摂動的手法が、MPPおよびこの共鳴状態の存在を確認できるか？

主な発見

• 6t+6anti-t束縛状態はヒッグス四次結合定数に正の補正 λ_S ≈ +0.01 をもたらし、負の漸近的値 λ_asym ≈ -0.01 を相殺する。
• このキャンセルにより、電弱真空は不安定から安定に変わり、MPPのもとで標準模型の真空安定性が確認される。
• 三つの独立した手法（バッグ模型：830 GeV、V_present = V_condensate：690 GeV、V_present = V_high-field：780 GeV）を用いて束縛状態の質量を推定し、平均で m_S ≈ 770 GeV が得られた。
• 予測される共鳴状態の質量770 GeVは、LHCで観測されたが現在は否定された750 GeVの二光子過剰と一致し、物理的起源の可能性を示唆する。
• 束縛状態の補正を含めたとき、MPPは正確な原理として正当化され、三つの真空がゼロの宇宙定数のもとで退inglyになるように強制される。
• LHCデータが示す制約に従い、新しい物理が約1 TeVまで存在してもモデルは頑健であり、共鳴状態は既知の新しい物理によって著しく変化しないことが示唆される。