[論文レビュー] Unitarity in $WW o WW$ elastic scattering without a Higgs boson

Amitabha Lahiri, Debmalya Mukhopadhyay|arXiv (Cornell University)|Jul 7, 2011

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、ヒッグス粒子を含まない4次元のSU(2)位相的質量ゲージ理論において、縦方向に偏光したWボソンの弾性散乱（WW → WW）が高エネルギーでもユニタリ性を保つことを示している。ヒッグス機構が存在しないにもかかわらず、中心エネルギー系エネルギーsが大きいときの散乱振幅は有限のままであり、このような過程におけるユニタリ性を保つためにヒッグス粒子が不可欠であるという一般的な信念に挑戦する。

ABSTRACT

We consider the elastic scattering of longitudinally polarized gauge bosons in an SU(2) generalization of topologically massive gauge theory in four dimensions. We show that the amplitude remains finite at large $s$, even though the theory does not contain a Higgs particle, in contradiction to common lore.

研究の動機と目的

• ヒッグス粒子が存在しない4次元ゲージ理論において、WW → WWの弾性散乱におけるユニタリ性が維持可能かどうかを調査すること。
• 縦方向ゲージボソンの散乱において、有限性とユニタリティを保つためにヒッグス粒子が不可欠であるという広く受け入れられている仮定に挑戦すること。
• SU(2)ゲージ理論における位相的質量生成の高エネルギー散乱振幅への影響を検討すること。

提案手法

• チェーン＝シモンズ項を含む4次元における位相的質量ゲージ理論のSU(2)一般化を構築すること。
• 高エネルギー極限（大きなs）における縦方向偏光Wボソンの散乱振幅を分析すること。
• ヒッグス機構に依存しない質量生成メカニズムの文脈で、摂動場理論的手法を用いて振幅を計算すること。
• s → ∞ の極限における振幅の振る舞いを検討し、ユニタリティと有限性をテストすること。
• 位相的理論の対称性およびゲージ不変性の性質を用いて、結果の一貫性を保証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ヒッグス粒子が存在しない4次元ゲージ理論において、WW → WWの弾性散乱振幅は、中心エネルギー系エネルギーsが大きくなっても有限かつユニタリに保たれるか？
• RQ2 SU(2)ゲージ理論における位相的質量生成は、高エネルギーでの散乱振幅の増大を防ぐのに十分か？
• RQ3 ヒッグス粒子が存在しない場合、位相的質量理論における縦方向ゲージボソン散乱の紫外行動にどのような影響を与えるか？
• RQ4 標準模型がWW散乱におけるユニタリティを保つためにヒッグス機構に依存するのは、必要条件であるか、それとも十分条件に過ぎないか？

主な発見

• ヒッグス粒子が存在しない場合でも、中心エネルギー系エネルギーsが大きいときのWW → WWの散乱振幅は有限のまま保たれる。
• SU(2)ゲージ理論における位相的質量項の構造のおかげで、高エネルギー極限においてユニタリ性が保たれる。
• 理論は散乱振幅に発散を示さず、このような有限性を実現するためにヒッグス粒子が必要であるという一般的な期待に反する。
• この結果は、特にヒッグスが存在しない場合にユニタリティ違反に最も敏感な縦方向偏光ゲージボソンに対して成立する。
• 位相的質量項そのものが、振幅の高エネルギー行動を安定化させるのに十分な力学的性質を有する。