[論文レビュー] The LHC Pomeron and Unification of the Standard Model - a Bound-State S-Matrix Within a Fixed-Point Field Theory ?

Alan R. White|ArXiv.org|Aug 9, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、標準模型が一意の質量ゼロでほぼ conformal な SU(5) gauge 理論 QUD から生成される束縛状態 S-行列として現れることを提案している。QUD は質量ゼロで、電弱対称性の破れとダークマターは色六重項クォーク系が生じる。臨界ポンプラーのスケーリング行動は、基礎的な固定点場理論の S-行列的実現と解釈され、すべての粒子—ニュートリノを含む—が手術的アノマリーを通じて質量を有する束縛状態を形成し、ヒッグス場の必要性を排除する。

ABSTRACT

The Critical Pomeron solution of high-energy unitarity leads to a unique underlying massless field theory that might be the origin of the Standard Model. A color sextet quark sector - producing both electroweak symmetry breaking and dark matter - is added to QCD to saturate asymptotic freedom. The sextet sector is then embedded uniquely in ``QUD'' - an anomaly free, just asymptotically free, massless SU(5) theory with elementary lepton and triplet quark sectors very close to the Standard Model. A multi-regge bound-state S-Matrix is constructed using infra-red divergent scaling reggeon interactions that couple via massless fermion chiral anomalies. Within the QCD sub-sector there is an ``anomalous wee gluon'' critical phenomenon that produces a spectrum with confinement and chiral symmetry breaking. The exponentiation of left-handed gauge boson divergences implies that the full set of composite interactions and the low-mass spectrum of QUD could be just those of the Standard Model. All particles, including neutrinos, appear as massive, Goldstone boson related, bound-states and there is no Higgs field. The different coupling strengths, multiple mass scales, and multigenerational structure should also appear. The Critical Pomeron may be the S-Matrix manifestation of the underlying fixed-point field theory. If QUD underlies the Standard Model as described, the sextet sector should produce new, unmistakeable, large cross-sections at the LHC, for which the pomeron could be the main diagnostic!

研究の動機と目的

• 高エネルギーにおけるユニタリティ制約を満たすことで、標準模型の背後にある一意のユニタリで質量ゼロの場理論を同定すること。
• ヒッグスボソンを必要とせず、色六重項クォークの新しい強い相互作用系によって電弱対称性の破れとダークマターを説明すること。
• QUD としての異常駆動型固定点場理論（異常フリーでちょうど漸近的自由）を用いて、QCD、電弱相互作用、ダークマターを統一すること。
• 多レッジ束縛状態ダイナミクスによる赤外発散レッジオン相互作用を経由して、標準模型 S-行列がどのように多体系の束縛状態スペクトルとして出現するかを示すこと。
• 六重項系と QUD の診断としての LHC における特徴的で大きな断面積現象を予測すること。

提案手法

• 赤外発散スケーリングレッジオン相互作用を質量ゼロのフェルミオンの手術的アノマリーで結合させ、多レッジ束縛状態 S-行列を構築する。
• QCD に色六重項クォーク系を埋め込み、漸近的自由を満たし、電弱対称性の破れとダークマターを生成する。
• QUD を異常フリーでちょうど漸近的自由な質量ゼロの SU(5) ゲージ理論として定式化し、左ラムのフェルミオンを 5⊕15⊕40⊕45* の表現に配置する。
• レッジオン場理論における臨界ポンプラー解を、基礎理論を一意に選ぶ高エネルギーにおけるユニタリティ制約として用いる。
• QCD の部分系における異常な「ウェー・グルーオン」現象を応用し、手術的アノマリー優位性によってコンfinement と手術的対称性の破れを生成する。
• S-行列は大運動量展開による摂動的定義にのみ存在し、物理的状態はオフシェルグリーン関数ではなく S-行列内にのみ出現すると主張する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 すべての高エネルギーにおけるユニタリティ制約を満たす一意のユニタリで質量ゼロの場理論が標準模型の背後にあるか？
• RQ2 ヒッグスボソンを必要とせず、強い相互作用系から電弱対称性の破れとダークマターがどのように生じるか？
• RQ3 手術的アノマリー駆動型レッジオンダイナミクスを経由して、固定点場理論から標準模型 S-行列が束縛状態スペクトルとして完全に出現できるか？
• RQ4 臨界ポンプラーは、質量ゼロのフェルミオンを有する非アーベルゲージ理論において固定点挙動を実現するために果たす役割は何か？
• RQ5 なぜ SU(3) ゲージ群だけが、紫外有限な S-行列を実現するために必要な普遍的ウェー部分子分布を一意に支持するのか？

主な発見

• すべての高エネルギーにおけるユニタリティ制約に対する唯一の非自明な解は臨界ポンプラーであり、これが基礎理論を一意に選ぶ。
• QCD に埋め込まれた色六重項クォーク系は、電弱対称性の破れと安定で強く自己相互作用するダークマター中性子を両方生成する。
• QUD から、異常優位で赤外発散レッジオン相互作用を経由して、標準模型のすべての相互作用と低質量スペクトルが出現する。
• ニュートリノを含むすべての粒子が、ゴールドストーンモードに関連する質量を有する束縛状態であり、基本的なヒッグス場は不要である。
• 六重項色因子の増強により、LHC におけるベクトルボソンやダークマターに対して、大きな断面積現象が予測される。
• S-行列は大運動量展開による摂動的定義にのみ存在し、良好に定義された非摂動的グリーン関数は存在せず、標準的経路積分のパラダイムに挑戦する。