[論文レビュー] Nonlocal generalization of the SM as an explanation of recent CDF result

N. V. Krasnikov|arXiv (Cornell University)|Apr 12, 2022

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 7

ひとこと要約

本稿は、CDFが測定したWボソン質量が標準模型（SM）の予測を7σ上回るのを説明するため、非局所スケールΛnl ≈ 3 TeVを有する標準模型（SM）の非局所一般化を提案する。ヒッグス項に非局所形因子V_H(p²) = exp(4p²/Λ²nl)を導入することで、WおよびZボソンの質量に運動量依存補正が生じ、極の質量がずれる。このずれが観測された乖離を説明する。

ABSTRACT

In this note I show that nonlocal generalization of the standard model (SM) with nonlocal scale $Λ_{nl} \approx 3$ TeV can explain recent CDF result on the W-mass measurement

研究の動機と目的

• CDFによるWボソン質量測定値とSM予測との間の7σの乖離を解消すること。
• 非局所場理論が、UV有限で、ユニタリかつ因果的であるSMの拡張を提供できるかを検討すること。
• 非局所形因子がゲージおよびヒッグス系に与える影響、特にWおよびZボソンのプロパゲーターおよび質量に与える影響を調査すること。
• 非局所SMフレームワーク内でCDFの結果を再現するために必要な非局所スケールΛnlを特定すること。

提案手法

• U(1)およびSU(2)ゲージ場の局所ラグランジアンを、形因子V₁およびV₂を含む非局所版に置き換えることで、SMの非局所一般化を導入する。
• ヒッグス項に、ヒッグス運動項に非局所形因子V_H(p²)を導入し、WおよびZボソンの質量に運動量依存補正を生じさせる。
• プロパゲーターの置換：1/(p² - m²) → 1/(p² - m² × V⁻¹_H(p²)) を用いて、運動量依存の極質量を生成する。
• 非局所挙動をモデル化するため、特定の形因子V_H(p²) = exp(4p²/Λ²nl)を仮定し、それによる質量シフトを計算する。
• 修正されたWボソン極質量をm²_W → m²_W × V⁻¹_H(m²_W)として導出し、Zボソン質量に対しても同様の修正を適用する。
• 得られたWボソン質量予測値をCDF測定値およびSM予測と比較し、Λnlを制約する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SMの非局所一般化は、CDFによるWボソン質量測定値における7σの乖離を説明できるか？
• RQ2 非局所SMフレームワーク内でCDFの結果を再現するために必要な非局所スケールΛnlは何か？
• RQ3 ヒッグス系における非局所形因子は、WおよびZボソン質量にどのように運動量依存補正を生じさせるか？
• RQ4 このような非局所性は、特に高インvariant質量領域におけるLHCのDrell-Yan過程にどのような影響を及えるか？

主な発見

• 非局所スケールΛnl ≈ 3 TeVを有する非局所SMは、CDFによるWボソン質量測定値を成功裏に説明する。この測定値はSM予測を7σ上回る。
• WおよびZボソン質量の運動量依存補正は、ヒッグス運動項における非局所形因子V_H(p²)に起因し、m²_W → m²_W × V⁻¹_H(m²_W)の形で現れる。
• V_H(p²) = exp(4p²/Λ²nl)を用いることで、観測されたWボソン質量シフトを再現するための非局所スケールはΛnl ≈ 3 TeVであると判明した。
• 非局所形因子は、p² ≥ Λ²nlの領域でWおよびZボソンプロパゲーターの挙動に急激な変化を引き起こし、TeVスケールに新しい物理が存在することを示唆する。
• このモデルは、修正されたプロパゲーターに起因して、高インvariant質量のe⁺e⁻およびμ⁺μ⁻のDrell-Yan断面積に顕著な変更を予測する。