[論文レビュー] Top-Goldstone coupling spoils renormalization of Higgs inflation

Damien P. George, Sander Mooij+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 29, 2014

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 21被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、大きな非最小的ヒッグス-重力カップリングを伴うヒッグスインフレーションにおいて、フェルミオン系におけるパラメトリックに大きなトップ＝ゴールドストーンカップリングが、一貫した正則化を妨げることを示している。簡略化されたU(1)対称性を持つモデルを用いて、1ループの4ゴールドストーン散乱が、木レベルの補正項ではキャンセルできないことを示しており、大スケール場領域におけるヒッグスインフレーションが予測不能であることを示している。

ABSTRACT

We examine renormalization of Higgs inflation in the context of the full Standard Model. In the fermionic sector of the theory there is a parametrically large top-Goldstone coupling which prevents renormalization of the theory. Using a simplified model with a global U(1) symmetry, a Higgs and a fermion, we show that the one-loop contribution to 4-Goldstone scattering cannot be absorbed in any tree level terms, and hence forbids a consistent renormalization of the theory. Our results apply for large non-minimal Higgs-gravity coupling in the large field regime, and indicate that Higgs inflation is not a predictive theory.

研究の動機と目的

• 非最小的ヒッグス-重力カップリングが大きい場合に、完全な標準模型におけるヒッグスインフレーションが正則化可能かどうかを調査すること。
• トップクォーク–ゴールドストーンボソンカップリングが正則化を妨げる役割を特定すること。
• ゴールドストーン系における1ループの量子補正が、木レベルの補正項によって吸収可能かどうかを特定すること。
• 大スケール場領域におけるヒッグスインフレーションの予測可能性を評価すること。

提案手法

• トップ＝ゴールドストーンカップリングを分離するために、グローバルU(1)対称性、ヒッグス粒子、フェルミオンを含む簡略化モデルの構築。
• 簡略化モデルにおける4ゴールドストーン散乱振幅への1ループ寄与の計算。
• これらの量子補正が、木レベルの補正項によってキャンセル可能かどうかの分析。
• 次元正則化とゲージ不変性技術を用いて、量子場理論フレームワーク内での一貫性を確保。
• 1ループ振幅に局所的でない、または正則化不能な構造が含まれており、木レベル補正項と整合しないことを明示的な計算で示した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ヒッグスインフレーションにおける1ループの4ゴールドストーン散乱振幅は、木レベルの補正項によってキャンセル可能か？
• RQ2 トップ＝ゴールドストーンカップリングは、大スケール場領域で正則化不能な障害を引き起こすか？
• RQ3 非最小的ヒッグスカップリングが大きい場合に、ヒッグスインフレーションは依然として予測可能な量子場理論であるか？
• RQ4 ヒッグスインフレーションの文脈において、フェルミオン系のゴールドストーンボソンへのカップリングは一貫して正則化可能か？

主な発見

• 簡略化モデルにおける4ゴールドストーン散乱への1ループ寄与は、いかなる局所的木レベル補正項でもキャンセルできない。
• トップ＝ゴールドストーンカップリングは、パラメトリックに大きな、正則化不能な補正を導入し、摂動的正則化を破壊する。
• この障害は、非最小的ヒッグス-重力カップリングが顕著になる大スケール場領域において、特異的に生じる。
• 量子補正を吸収できないという事実は、これらの条件下でヒッグスインフレーションが正則化可能な量子場理論でないことを示している。
• この結果により、成功したインフレーションダイナミクスに必要な大スケール場極限におけるヒッグスインフレーションの予測可能性が無効化される。