[論文レビュー] Nonstandard Higgs in Electroweak Chiral Lagrangian

Liming Wang, Qing Wang|arXiv (Cornell University)|May 10, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、ヒッグス粒子を線形および非線形実現の両方で含む一般化された有効理論を構築することで、非標準的ヒッグス粒子が電弱カイラルラグランジアン（EWCL）に与える影響を調査する。1ループマッチングを用いて、$p^4$ 次の EWCL における $ frac{1}{2} frac{1}{2}$ と $ frac{1}{2} frac{1}{2}$ のみが顕著なヒッグス寄与を受け、それらは $ frac{1}{2} frac{1}{2}$ と $ frac{1}{2} frac{1}{2}$ を通じて表現可能であり、ヒッグス質量依存性から $p^4$ 次まで非分解性の振る舞いが明らかになる。

ABSTRACT

We add a nonstandard higgs into the traditional bosonic part of electroweak chiral Lagrangian, in purpose of finding out the contribution to EWCL coefficients from processes with internal line higgs particle. To construct the effective Lagrangian with higgs, we use low energy expansion scheme and write down all the independent terms conserving $SU(2) imes U_Y(1)$ symmetry in the nonlinear representation which we show is equivalent to the linear representation. Then we integrate out higgs using loop expansion technique at 1-loop level, contributions from all possible terms are obtained. We find three terms, $\mathcal{L}_5$, $\mathcal{L}_7$, $\mathcal{L}_{10}$ in EWCL are important, for which the contributions from higgs can be further expressed in terms of higgs partial decay width $Γ_{h o ZZ}$ and $Γ_{h o WW}$. Higg mass dependence of the coefficients in EWCL are discussed.

研究の動機と目的

• 非標準的ヒッグス粒子が低エネルギーにおける電弱カイラルラグランジアン（EWCL）の係数に与える影響を調査すること。
• ヒッグス場を含む一般化された有効理論を構築し、線形および非線形表現の両方で $SU(2)\times U_Y(1)$ 対称性を保存すること。
• ループ展開を用いて、ヒッグスからの1ループ寄与を $p^2$ および $p^4$ 項に計算すること。
• 得られた係数のずれを、測定可能なヒッグス崩壊幅 $ frac{1}{2} frac{1}{2}$ および $ frac{1}{2} frac{1}{2}$ の形で表現すること。
• これらの係数のヒッグス質量依存性を分析し、特に $p^4$ 次で分解性が成立しないことの有無を検討すること。

提案手法

• ヒッグス場、ゲージボソン、ゴルドストーン粒子を含む一般化された有効ラグランジアン（EEWCL）を構築し、$SU(2)\times U_Y(1)$ 対称性を保存すること。
• ヒッグスの非線形実現を用いて、EEWCLにおけるすべての独立な $p^4$ 次相互作用項を記述すること。
• 有効理論のレベルで、線形および非線形ヒッグス表現が同等であることを示すこと。
• 重いヒッグスを統合するために、ループ展開技術を用いた1ループマッチングを適用し、標準的 EWCL 係数へのヒッグス寄与を計算すること。
• $p^4$ 次係数 $ frac{1}{2} frac{1}{2}$、$ frac{1}{2} frac{1}{2}$、および $ frac{1}{2} frac{1}{2}$ における変化を、$ frac{1}{2} frac{1}{2}$ および $ frac{1}{2} frac{1}{2}$ の形で表現すること。
• 係数のヒッグス質量依存性を分析し、$p^4$ 次で非分解性の振る舞いが示されることを示すこと。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 $p^4$ 次の電弱カイラルラグランジアンにおける、重いヒッグス粒子からの顕著な1ループ寄与を受ける項は何か？
• RQ2 ヒッグスによって引き起こされる EWCL 係数のずれは、$ frac{1}{2} frac{1}{2}$ や $ frac{1}{2} frac{1}{2}$ のような物理的観測量で表現可能か？
• RQ3 ヒッグス質量は EWCL 係数にどのように影響するか？また、$m_h \to \infty$ の極限で $p^4$ 次でヒッグスは分解性を示すか？
• RQ4 標準模型のヒッグスは、EEWCL 内の非標準的ヒッグスカップリングの一般枠組みにおいて特別なケースか？
• RQ5 ヒッグスは T および S パラメータをどのように変化させるか？その依存性はヒッグス質量にどのように依存するか？

主な発見

• 電弱カイラルラグランジアンにおける $p^4$ 次項の中で、顕著な1ループ寄与を受けるのは $ frac{1}{2} frac{1}{2}$、$ frac{1}{2} frac{1}{2}$、$ frac{1}{2} frac{1}{2}$ の3つの項に限られる。
• これらの係数へのヒッグス寄与は、部分崩壊幅 $ frac{1}{2} frac{1}{2}$ および $ frac{1}{2} frac{1}{2}$ の形で完全に表現可能であり、有効理論と測定可能な量を結びつける。
• T パラメータはヒッグス質量が増加するにつれて減少し、標準模型の期待と一致し、データフィッティングとも整合する。
• S パラメータ補正は $m_h^2$ に対して負の微分を持つため、標準模型においては質量が大きいヒッグスがデータとより良く一致することを示唆する。
• ヒッグスは $p^4$ 次で低エネルギー有効理論から分解しない；$p^4$ 次項に $m_h^{-1}$ の抑制がないため、非分解性効果が持続する。
• 標準模型の極限において、導出された係数のヒッグス質量依存性は既知の結果と一致し、フレームワークの整合性が確認される。