[論文レビュー] Towards Standard Model without the Higgs boson

A. Sevostyanov|arXiv (Cornell University)|Feb 19, 2007

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、標準模型のボソン的セクターを再定式化し、ヒッグス粒子を必要としない質量生成メカニズムをU(1) ⋊ SU(2)の半直接積構造を用いて導入することで、ヒッグス粒子の必要性を排除する。この手法により、追加の物理的粒子を導入せずに質量を有するゲージボソンを生成でき、電弱対称性の spontaneously broken にヒッグス粒子を含まない代替理論を提供する。WおよびZボソンの質量スペクトルは一貫性を保つ。

ABSTRACT

We suggest a new formulation for the bosonic sector of the Standard Model. In the new formulation the Higgs field is not required. PACS 12.15.-y In paper [4] we introduced a new mass generation mechanism for gauge fields associated to compact simple Lie groups. Perturbatively the theory constructed in [4] describes massive vector fields, and no extra particles, like the Higgs boson, appear in the physical spectrum. It is natural to apply the results of [4] to the bosonic sector of the Standard Model. Note that in [4] we only discussed the case of gauge fields associated to simple Lie groups, and the quantum field theory constructed in [4] describes fields of equal mass. On the other hand the underlying group related to the electroweak sector of the Standard Model is not simple, and, as a consequence, the vector mesons have different masses. The main construction of this paper is based on a very simple observation: the underlying group U(1) × SU(2) of the electroweak sector of the Standard Model can be represented as a semideirect product U(1) ⋊ SU(2) of U(1) and SU(2),

研究の動機と目的

• 標準模型の電弱セクターにおけるヒッグス粒子を含まない質量生成メカニズムの開発。
• 物理的スペクトルにヒッグス粒子が存在しない状況でも、観測されたゲージボソンの質量と整合性を保つこと。
• 電弱相互作用に関連する非単純群U(1) × SU(2)に適した、単純なリー群からの質量生成メカニズムの一般化。
• 追加の物理的状態を含まない、半直接積U(1) ⋊ SU(2)に基づく量子場理論の構築。
• 基本的なヒッグススカラーヒッグス粒子を含まない状況で電弱対称性の破れが実現されるフレームワークの提供。

提案手法

• 参考文献[4]で提示された、コンact単純リー群に適用された質量生成メカニズムを、非単純ゲージ群へ拡張する。
• 電弱ゲージ群U(1) × SU(2)を半直接積U(1) ⋊ SU(2)として表現し、ゲージ場の統一的取り扱いを可能にする。
• ヒッグススカラーフィールドを導入せずに、新しいメカニズムによってベクトルボソンが質量を獲得するゲージ理論を構築する。
• 追加の物理的粒子（例：ヒッグス粒子）がスペクトルに現れないことを確認することで、摂動的整合性を保証する。
• 形式的枠組みを電弱セクターに適用し、半直接積構造に起因する質量の違いにより、WおよびZボソンに異なる質量を割り当てる。
• ゲージ不変性および再正則化可能性を保つために、整合的な量子場理論フレームワーク内にメカニズムを埋め込む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準模型の電弱セクターは、修正されたゲージ群構造を用いることでヒッグス粒子を含まずに定式化可能か？
• RQ2 半直接積U(1) ⋊ SU(2)は、追加の物理的粒子を導入せずにWおよびZボソンの整合的な質量生成を可能にするか？
• RQ3 単純リー群からの質量生成メカニズムを、U(1) × SU(2)のような非単純群へ一般化する方法は何か？
• RQ4 標準模型のボソン的セクターからヒッグス場を除去した場合、物理的スペクトルにどのような影響が生じるか？
• RQ5 ヒッグス粒子を含まない理論が、群論的構造のみを用いて観測されたWおよびZボソンの質量を再現可能か？

主な発見

• 電弱ゲージ群U(1) × SU(2)は、半直接積U(1) ⋊ SU(2)として再定式化可能であり、質量生成のための新しい幾何的枠組みを提供する。
• 提案されたメカニズムは、ヒッグススカラーフィールドを必要とせず、追加の物理的粒子を導入せずにベクトルボソンの質量を生成する。
• 理論は摂動的に整合的であり、WおよびZボソンに異なる質量を持つベクトル場を記述する。
• WおよびZボソンの質量スペクトルは、半直接積の構造によって自然に再現され、明示的なヒッグスカップリングを必要としない。
• この構成は、単純リー群に限ったヒッグス粒子を除いた質量生成メカニズムを、標準模型に関連する非単純な場合へ一般化する。
• 物理的スペクトルにはヒッグス粒子が存在しないが、理論はヒッグス粒子を含まない標準模型の電弱セクターの有効な代替理論として成立する。