[論文レビュー] TASI Lectures on a Holographic View of Beyond the Standard Model Physics

Tony Gherghetta|arXiv (Cornell University)|Aug 16, 2010

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 106被引用数 61

ひとこと要約

この論文は、歪んだ5次元空間を用いたAdS/CFT対応に基づくホログラフィック枠組みを提示し、標準模型を超える物理学における階層問題とフェルミオン質量階層を解決する。5次元重力をAdS空間の一部にマッピングすることで、4次元の強い結合な conformal field theory (CFT) に変換し、ヒッグス粒子が複合的な擬スピンNambu-Goldstone粒子として、あるいは部分的 supersymmetry を通じて出現し、微調整を必要とせず自然に電弱スケールを安定化できることを示している。

ABSTRACT

We provide an introduction to the physics of a warped extra dimension and the AdS/CFT correspondence. An AdS/CFT dictionary is given which leads to a 4D holographic view of the 5th dimension. With a particular emphasis on beyond the standard model physics, this provides a window into the strong dynamics associated with either electroweak symmetry breaking or supersymmetry breaking. In this way hierarchies associated with either the electroweak or supersymmetry breaking scale, together with the fermion mass spectrum, can be addressed in a consistent framework.

研究の動機と目的

• 歪んだ余剰次元とそのゲージ階層問題の解決における役割についての理論的入門を提供すること。
• AdS/CFT辞書を用いて、AdS空間の一部における5次元重力理論を4次元の強い結合なゲージ理論にマッピングするためのツールとして確立すること。
• ヒッグス粒子が部分的複合性または擬スピンNambu-Goldstone粒子機構を通じて複合状態として実現可能であることを示すこと。
• ホログラフィーを用いて、電弱対称性の破れまたは超対称性の破れを伴うモデルの双対4次元記述を探索すること。
• 歪んだ5次元目が、新たな基本スカラーを必要としない強いための計算可能な枠組みを提供することを示すこと。

提案手法

• AdS5の一部における歪んだ計量を持つ5次元時空を用い、Z2オービフォールドを用いてコンパクト化することでUVおよびIRのブレーンを生成する。
• AdS/CFT対応を適用して、5次元のバルク場を4次元のCFTにおけるオペレーターにマッピングし、ホログラフィック辞書を確立する。
• 歪んだ幾何学におけるバルク場（スカラー、フェルミオン、ゲージ場、重力子）を分析し、境界条件と局在化を導出する。
• ゲージ相互作用とヤクバイ相互作用を埋め込むことで、バルク内に標準模型を構築し、フェルミオン質量は局在化に起因する。
• 5次元の文脈においてGIMに類似したメカニズムを適用して、フレーバー変換を伴う中性荷電現在を抑制する。
• ホログラフィック双対を用いてヒッグスを複合状態として再解釈し、グローバル対称性または部分的超対称性によって質量が保護される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 歪んだ5次元目は、微調整を必要とせず、自然に電弱スケールを生成できるか？
• RQ2 AdS/CFT対応は、AdS空間の一部における5次元重力理論を、4次元の強い結合なゲージ理論にどのようにマッピングするか？
• RQ3 ホログラフィック枠組みにおいてヒッグス粒子が複合的な擬スピンNambu-Goldstone粒子として実現可能か？
• RQ4 5次元バルクにおける部分的超対称性は、4次元理論でヒッグスおよびトップクォークのスーパーパartnerのみが複合状態であるような理論をどのように導くか？
• RQ5 複合ヒッグスおよび高スケールでの超対称性の破れを伴うホログラフィックモデルの物性的特徴は何か？

主な発見

• ホログラフィック双対においてヒッグス粒子が擬スピンNambu-Goldstone粒子として実現され、グローバル対称性によって自然に軽いヒッグス質量が保護される。
• 歪んだヒッグスレスモデルではヒッグスが存在せず、電弱対称性の破れは5次元バルク内のゲージダイナミクスによって生じる。
• 歪んだMSSMの双対4次元理論では、複合ヒッグスノとストップクォークが現れるが、他のスクォークはプランクスケールの質量を持つ。
• 部分的超対称性モデルは、複合性によって低エネルギーで近似的な超対称性を実現し、ヒッグスノをダークマター候補として持つ。
• 歪んだモデルのホログラフィック双対は、基本的なヒッグス場がなくても、出現する電弱対称性とゲージ結合定数の統一を示す。
• ヒッグスとトップクォークが複合状態であるため、プランクスケールでのUV物理学から遮断され、ヒッグス質量に対する主要な量子修正が回避される。