[論文レビュー] Physics of Brane Kinetic Terms

F. del Águila, M. Pérez-Victoria+1 more|ArXiv.org|Oct 30, 2003

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 4被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、S¹/Z₂オービフォールドコンpactificationを伴う5次元モデルにおける、バルクゲージボソンおよびフェルミオンのブレーン局在型運動エネルギー項（BKTs）の現象論的影響を調査する。BKTs、特にゲージボソンのBKTsが、電弱精度観測量を顕著に変化させ、コンパクト化スケールに強い制約をもたらすことが示された。BKTsが1つのブレーンでのみ存在する場合、6 TeVに達する制約が得られ、対照的に対称的に配置された場合、モードの分離により制約が弱まる。

ABSTRACT

Models with extra dimensions may give new effects visible at future experiments. In these models, bulk fields can develop localized corrections to their kinetic terms which can modify the phenomenological predictions in a sizeable way. We review the case in which both gauge bosons and fermions propagate in the bulk, and discuss the limits on the parameter space arising from electroweak precision data.

研究の動機と目的

• 追加次元モデルにおけるバルクゲージボソンおよびフェルミオンのBKTの現象論的影響を分析すること。
• 特にゲージ場のBKTsが、S、T、Uパラメータを含む電弱精度観測量にどのように修正を加えるかを特定すること。
• 対称的および非対称なBKT配置を考慮して、電弱精度データを用いてモデル独立のコンパクト化スケールの制約を導出すること。
• ゲージボソンとフェルミオンが両方バルクを伝播するモデルにおいて、BKTsの妥当性を評価し、標準模型ヒッグス系およびフェルミオン結合への影響を評価すること。

提案手法

• フェルミオンおよびゲージボソンの局在型運動エネルギー項を係数aᴸ、aᴬ、およびb、cでパrameter化したS¹/Z₂オービフォールド上での5次元有効場理論を構築する。
• ゲージおよびフェルミオン場のカーラーツァ・キルヒホッフ（KK）モード展開を導出し、BKTsがゼロモードおよび質量を持つKK状態の波動関数に与える影響を含める。
• KKモードを含むループ補正を評価することで、効果的オブリークパラメータS_eff、T_eff、U_effを計算する。フェルミオンおよびゲージボソンのBKTsからの寄与を含む。
• 実験的測定値m_t = 173 GeVおよびm_H = 115 GeVを用いて、電弱精度データ（S、T、U）に対するグローバルフィットを実施し、BKT係数およびコンパクト化スケールを制約する。
• BKTsが両ブレーンに対称的に配置されている場合の、最も軽いKKモードの分離行動を分析し、Tパラメータ寄与の抑制を示す。
• 有効ラグランジュアンアプローチを用いて、BKTsによる波動関数プロファイルの変更を考慮したTパラメータおよびUパラメータの補正を計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 S¹/Z₂オービフォールドを伴う5次元モデルにおいて、バルクゲージボソンおよびフェルミオンのブレーン局在型運動エネルギー項（BKTs）が、電弱精度観測量S、T、Uにどのように影響を与えるか。
• RQ2 ゲージボソンおよびフェルミオンの両方にBKTsが存在する場合、コンパクト化スケールM_cに対する制約は何か。また、これらの制約はBKTsの位置および大きさにどのように依存するか。
• RQ3 BKTsが両ブレーン（y=0およびy=π）に対称的に配置されている場合、1つのブレーンでのみ存在する場合に比べて、なぜコンパクト化スケールの制約が弱まるのか。
• RQ4 BKTsの存在が、フェルミオンのゼロモードとKKモードの混合にどのように影響を与え、CKM行列およびトップクォーク結合にどのような影響を及えるか。
• RQ5 BKTsがTパラメータに及ぼす修正の程度はどの程度か。また、なぜTパラメータ補正においてゲージボソンのBKTsの依存性がフェルミオンのBKTsよりも強いのか。

主な発見

• TパラメータはBKTsによって顕著な補正を受ける。特にBKTsが1つのブレーンでのみ存在する場合、1σ限界でM_c ≥ 6 TeVの下限が得られる。
• BKTsが両ブレーンに対称的に配置されている場合（aᴸ₀ = aᴸπ、aᴬ₀ = aᴬπ）、最も軽いKKモードが反対称な波動関数プロファイルにより分離するため、Tパラメータの制約が弱まり、M_c ≥ 4 TeVの下限が得られる。
• Uパラメータはaᴸ = aᴬの対角領域では意味のある制約を提供できないが、非対角領域では、対称配置の場合にM_c ≥ 4 TeV、非対称配置の場合にM_c ≥ 6 TeVの制約が得られる。
• TパラメータにおけるゲージボソンBKTsの依存性がフェルミオンBKTsよりも強いことから、ゲージ場のBKTsが電弱精度制約の主因であると示唆される。
• Yukawa結合はBKTsによって修正され、非ユニタリなCKM行列および強化されたトップクォーク結合を引き起こし、特にa₀ ≫ aπの場合にパラメータ空間の制約がさらに厳しくなる。
• 効果的オブリークパラメータS_eff、T_eff、U_effはKKモードの和として計算され、T_effおよびU_effはゲージおよびフェルミオンBKTsの相対的な大きさに強く敏感である。