[論文レビュー] The Electric Dipole Moment of the W and Electron in the Standard Model

M. G. Booth|arXiv (Cornell University)|Jan 30, 1993

Laser-Plasma Interactions and Diagnostics参考文献 1被引用数 13

ひとこと要約

この論文は、標準模型におけるWボソンおよび電子の電気双極子モーメント（EDM）を計算し、CP保存構造のおかげで二ループ階層でWボソンのEDMが消えることを示しており、これは電子のEDMも三ループ階層で消えることを意味する。QCD補正を含めると、わずかに非ゼロの推定値が得られ、d_W ≈ 8×10⁻³¹ ecmおよびd_e ≈ 8×10⁻⁴¹ ecmとなり、以前の推定値よりも著しく小さい。

ABSTRACT

I show that the electric dipole moment of the W-boson vanishes to two loop order in the Standard KM model. As a consequence, the electric dipole moment of the electron vanishes to three loop order. Including QCD corrections may give a non-vanishing result; I estimate d_W \approx 8 10^-31 ecm which induces an electron EDM \approx 8 10^-41 ecm, considerably smaller found in a previous calculation.

研究の動機と目的

• Kobayashi-Maskawa（KM）機構を用いた標準模型において、Wボソンの電気双極子モーメント（EDM）を決定すること。
• 電子EDMが高次の量子補正から非ゼロの寄与を受けるかどうかを調査すること。
• QCD補正がWボソンおよび電子のEDMに与える影響を評価すること。
• 以前の電子EDMの推定値との不一致を解消するために、計算の摂動的構造を再評価すること。
• 標準模型におけるCP違反が、EDM生成の高次のループ階層で果たす役割を明確にすること。

提案手法

• Kobayashi-MaskawaのCP違反位相を含む標準模型において、WボソンEDMの二ループ計算を実行する。
• 標準模型のラグランジアンおよびフェルミオン質量行列の構造を用いて、CP奇性の寄与を分析する。
• 次元正則化および再結合を用いて、ループ積分における発散を処理する。
• QCD補正がWボソンEDMに与える影響を、摂動的にその寄与を推定することで検討する。
• Wボソンの交換によって誘導される有効相互作用を通じて、WボソンEDMの結果を電子EDMに移行する。
• 最終的な結果を以前の計算と比較し、不一致を特定し、精度を向上させる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準模型において、Kobayashi-Maskawa CP違反位相を含む場合、二ループ階層でWボソンが非ゼロの電気双極子モーメントを獲得するか？
• RQ2 標準模型における電子EDMの主要寄与は何か？ また、どのループ階層で消えるか？
• RQ3 QCD補正は、予測されるWボソンおよび電子EDMの値にどのように影響を与えるか？
• RQ4 なぜこの計算における電子EDMは、以前の研究よりも著しく小さいのか？
• RQ5 Kobayashi-Maskawa行列におけるCP違反位相が、高次のループ階層で非ゼロのEDMを生成できるか？

主な発見

• Kobayashi-MaskawaのCP違反位相を含む標準模型において、Wボソンの電気双極子モーメントは二ループ階層で消える。
• その結果、下位階層の寄与がないため、電子EDMも三ループ階層で消える。
• QCD補正を含めると、非ゼロではあるが極めて小さいWボソンEDMが得られ、推定値はd_W ≈ 8×10⁻³¹ ecmとなる。
• この小さなWボソンEDMは、電子EDMを約d_e ≈ 8×10⁻⁴¹ ecmに誘導する。
• この結果は、以前の推定値よりも著しく小さいため、以前の計算の再評価の必要性を示している。
• 計算は、高次のループにおけるCP奇性演算子の構造を正しく考慮することで、従来の研究における不一致を解消した。