[論文レビュー] ``Topcolor''; Invited talk presented at "Strongly Coupled Gauge Theories, 1996", Nagoya, Japan, Nov. 1996

Christopher T. Hill|arXiv (Cornell University)|Feb 12, 1997

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、弱いスケールにおける強い相互作用によってトップクォークの大きな質量が動的に生じるトップコンデンサ型の電弱対称性の spontaneously broken モデルを提案する。このモデルでは、色を SU(3)₁ × SU(3)₂ として埋め込む。モデルは、加速器で観測可能な新しい共鳴状態やシグネチャを予測し、ヒッグス機構の動的代替案として、トップクォークおよびベクトル共鳴状態の探索による検証可能な臨床的性質を有する。

ABSTRACT

We review a class of dynamical models in which top condensation occurs at the weak scale, giving rise to the large top quark mass and other phenomena. This typically requires a color embedding, $SU(3)_c ightarrow SU(3)_1 imes SU(3)_2$. These models imply many signatures addressable in near term experiments at colliders and in fixed target mode.

研究の動機と目的

• 弱いスケールにおけるトップクォークの凝集によって駆動される電弱対称性の spontaneously broken の動的メカニズムを探索すること。
• ヒッグス粒子が基本的でない代わりに強い相互作用によってトップクォーク質量を生成することにより、階層問題を解決すること。
• トップ凝集と新しい物理学を扱えるように、拡張された色構造 SU(3)₁ × SU(3)₂ を有するゲージ理論を構築すること。
• 高エネルギー加速器実験および固定標的における実験的検証可能な、新しい共鳴状態および相互作用のシグネチャを特定すること。
• 強い結合したトップセクターを持つ、標準模型ヒッグス系に代わる物理的に妥当な代替案を提供すること。

提案手法

• 強い結合ゲージ理論として、全局的色対称性 SU(3)₁ × SU(3)₂ を導入し、トップクォークの凝集によって動的に破 symmetry を破壊する。
• トップクォークの凝集状態を導入し、トップクォーク質量の生成と電弱対称性の spontaneously broken を引き起こす。
• 全局的対称性の自発的破れから生じる Nambu-Goldstone ボソンとしての複合ヒッグス状態を用いる。
• 弱いスケールに存在するのはトップクォークのみで、他のフェルミオンはすべて複合粒子として扱うゲージ理論を構築する。
• 強いダイナミクスから生じる新しいベクトル共鳴状態およびトップ対共鳴状態を予測し、それらの結合定数をトップクォーク質量生成に結びつける。
• ハドロン加速器および固定標的実験における生成および崩壊過程を含めた、モデルの臨床的性質を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 基本的ヒッグス粒子が存在しない条件下で、強い相互作用によってトップクォーク質量が動的に生成可能か？
• RQ2 色ゲージ群を SU(3)₁ × SU(3)₂ として埋め込むことは、電弱対称性の spontaneously broken にどのような影響を与えるか？
• RQ3 トップクォーク凝集の強いダイナミクスから生じる新しい共鳴状態および加速器シグネチャは何か？
• RQ4 モデルは、局所対称性の自発的破れから生じる軽いヒッグスに類似た状態を、Nambu-Goldstone ボソンとしてどのように実現するか？
• RQ5 トップクォーク対生成および崩壊におけるトップ色共鳴状態の実験的制約および検出可能性は何か？

主な発見

• モデルは、トップクォークの凝集によって弱いスケールで電弱対称性の spontaneously broken を実現し、トップクォーク質量を動的に生成する。
• トップクォークの凝集状態が、全局的 SU(3)₁ × SU(3)₂ 対称性を破壊し、Nambu-Goldstone ボソンとしてのヒッグスに類似た状態を生成する。
• 新しいベクトル共鳴状態、特にトップ色状態が予測され、それらの質量は弱いスケール付近に位置し、テバトロンおよびLHCで観測可能である。
• モデルは、トップクォーク対生成および崩壊のシグネチャを強化し、特にトップ反トップ最終状態における共鳴状態を予測する。
• トップ凝集状態が適切に調整されれば、電弱精度観測量と整合する。
• 強い結合したトップセクターを持つモデルは、検証可能な特徴的な加速器シグネチャを有する、標準模型ヒッグス機構の物理的に妥当な代替案を提供する。