[論文レビュー] Oblique corrections from less-Higgsless models in warped space

Hisaki Hatanaka|arXiv (Cornell University)|Dec 21, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 39被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、歪んだ余次元におけるヒッグスなしモデルを再考し、TeVブレーンにおけるディリクレ境界条件を質量スケール$M$でパrameter化された一般化されたロビン境界条件に置き換える。1次仕掛かりの斜め$S$、$T$、$U$パラメータを計算し、95%信頼水準で精度制約を満たすためには、最初のカルラツァ＝クライン$Z'$ボソンが8 TeVを超える必要があり、$R^{-1} = 10^8$ GeVの場合に$M$は70 GeV未満でなければならない。モデルは、ブレーン局在質量項がヒッグス真空期待値を模倣できることを示唆し、$HWW$、$HZZ$結合およびKK共鳴状態に関する検証可能な予測を可能にする。

ABSTRACT

The Higgsless model in warped extra dimension is reexamined. Dirichlet boundary conditions on the TeV brane are replaced with Robin boundary conditions which are parameterized by a mass parameter $M$. We calculate the Peskin-Takeuchi precision parameters $S$, $T$ and $U$ at tree level. We find that to satisfy the constraints on the precision parameters at $99 \%$ [$95 \%$] confidence level (CL) the first Kaluza-Klein excited $Z$ boson, $Z'$, should be heavier than 5 TeV [8 TeV]. The Magnitude of $M$, which is infinitely large in the original model, should be smaller than 200 GeV (70 GeV) for the curvature of the warped space $R^{-1}=10^{16}$ GeV ($10^{8}$ GeV) at $95\%$ CL. If the Robin boundary conditions are induced by the mass terms localized on the TeV brane, from the $99\%$ [$95\%$] bound we find that the brane mass interactions account for more than $97\%$ [$99\%$] of the masses of $Z$ and $W$ bosons. Such a brane mass term is naturally interpreted as a vacuum expectation value of the Higgs scalar field in the standard model localized on the TeV brane. If so, the model can be tested by precise measurements of $HWW$, $HZZ$ couplings and search for 1st Kaluza-Klein excited states.

研究の動機と目的

• 歪んだ余次元における元来のヒッグスなしモデルで生じる大きな斜め$S$および$T$パラメータのずれを解消すること。
• 質量スケール$M$でパラメータ化された一般化されたロビン境界条件が、電弱対称性の破れを維持しつつ、これらの斜め補正を抑制できるかどうかを検討すること。
• 95%および99%信頼水準における精度電弱データから$Z'$ボソン質量および$M$パラメータに課される制約を特定すること。
• このモデルにおけるブレーン局在質量項が、ヒッグス真空期待値の実現として解釈可能であるかどうかを調査すること。これにより、$HWW$、$HZZ$結合および$Z'$共鳴状態の検出可能性が可能になる。

提案手法

• 元来のディリクレ条件に代わり、TeVブレーンにロビン境界条件を導入し、パラメータ$M$がヒッグスなし状態から対称性が保たれる状態への遷移を制御する。
• ベッセル関数を用いた境界値問題の変更と波動関数のマッチングにより、$W$、$Z$、および光子モードのカルラツァ＝クライン（KK）質量スペクトルを導出する。
• ロビン境界条件から得られた波動関数および質量スペクトルを用いて、1次仕掛かりのペスキ・タケウチ$S$、$T$、$U$パラメータを計算する。
• $W$および$Z$ボソンの質量構造を分析し、$M$が小さくなるにつれてブレーン局在質量項がKK運動量寄与よりも支配的になることを示す。
• ブレーン質量項を標準模型におけるヒッグス真空期待値と同一視し、$HWW$、$HZZ$結合および$Z'$共鳴状態の探索に関する予測を可能にする。
• LHCラン1およびラン2の実験的制約を適用し、2つの曲率スケール$R^{-1} = 10^{16}$ GeVおよび$10^8$ GeVについて数値的解析を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 パラメータ$M$でパラメータ化されたロビン境界条件が、歪んだヒッグスなしモデルにおける斜め$S$、$T$、$U$パラメータに与える影響は何か？
• RQ2 95%および99%信頼水準で精度電弱制約を満たすために必要な$Z'$ボソン質量の下限は何か？
• RQ3 斜めパラメータの制約を満たす範囲で、$M$パラメータはどの程度まで大きくできるか？
• RQ4 $M$が小さくなるにつれて、ブレーン局在質量項が$W$および$Z$ボソン質量にどの程度寄与するか？
• RQ5 このモデルにおけるブレーン質量項を自然にヒッグス真空期待値と同一視できるか？その場合、検証可能な物性的結果は何か？

主な発見

• 精度制約を満たすためには、99%信頼水準で最初のカルラツァ＝クライン$Z'$ボソンが5 TeV以上、95%信頼水準で8 TeV以上でなければならない。
• 95%信頼水準で、$R^{-1} = 10^{16}$ GeVの場合は$M$が200 GeV未満、$R^{-1} = 10^8$ GeVの場合は70 GeV未満でなければならない。
• 99%信頼水準では、$R^{-1} = 10^{16}$ GeVの場合、ブレーン質量相互作用が$W$および$Z$ボソン質量の97%以上を占め、95%信頼水準では99%以上にまで上昇する。
• ブレーン局在質量項によるヒッグスに類似したメカニズムが実現され、これはヒッグス真空期待値として解釈可能であり、$HWW$および$HZZ$結合に関する検証可能な予測を可能にする。
• $M$パラメータは$Z'$質量と逆相関する：$M$が小さくなるほど$Z'$質量が大きくなり、斜め補正が小さくなる。
• $R^{-1} = 10^8$ GeVの場合、$M \lesssim 70$ GeVでモデルは妥当であり、$Z'$質量が8 TeV以上で、現在のLHCの制約と整合的である。