[論文レビュー] Walking in the third millennium

Maurizio Piai|ArXiv.org|Sep 11, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 11

ひとこと要約

本稿では、臨界に近い強い相互作用を記述するためのAdS-CFT双対性を用いた、計算可能で1家族のウォークイング・テクニカラー理論を提案する。このモデルは、パラメトリックなスケール分離とウォークイング振る舞いにより、精密電弱パラメータ（SおよびT）を抑制し、LHCで観測可能な2–4 TeVの4つのdegenerateなスピン-1共鳴状態を含む現実的で検証可能なスペクトルを実現する。

ABSTRACT

Based on recent progress in the study of strong dynamics in conformal field theories, I construct a simple, one family model of dynamical electro-weak symmetry breaking. Non-perturbative effects can be computed systematically. The model does not suffer from the well known, parametrically big, phenomenological difficulties of traditional technicolor models, is compatible with all present experimental data and is testable at the LHC.

研究の動機と目的

• 動的電弱対称性の spontaneously broken モデルにおける非摂動的効果を計算するという長年の課題に取り組むこと。
• 従来のテクニカラーが抱えるパラメトリックに大きな物性的問題を回避する、現実的で計算可能なウォークイング・テクニカラーのモデルを構築すること。
• AdS-CFT双対性を用いて、大$N_T$極限において精密電弱制約が満たせることを示すこと。
• 標準模型のカレントへの強い結合を保ったまま、LHCで検証可能な強い相互作用的共鳴状態のスペクトルを予測すること。

提案手法

• 4次元の強い結合な conformal field theory を、歪みのある$AdS_5$スライスにおける5次元の重力背景にホログラフィックに写像するAdS-CFT双対性を用いる。
• 電弱対称性の破れを誘発するため、$SU(2)_L \times U(1)_Y$表現に属するバルクスカラー場$\Phi$を導入し、負の質量平方値$M^2 = -4/L^2$を設定し、$z$依存の真空期待値を実現する。
• $z = L_0$（UV）および$z = L_1$（IR）における境界条件を、無限大の$\lambda_i$極限として設定し、自発的対称性の破れとコンfinementを強制する。
• ゲージ場のKaluza-Kleinモードからスピン-1共鳴状態（技術的$\rho$）のスペクトルを導出し、5次元作用と境界条件を用いて質量と結合定数を計算する。
• 5次元フレームワークにおけるベクトルおよび軸性ベクトルカレント相関関数を用いて、$\hat{S}$および$\hat{T}$パラメータを計算し、スケール分離$L_0/L_1$を介してウォークイングの効果を組み込む。
• conformal対称性が破れるUVカットオフスケールが$5{-}10$ TeVの範囲にあると推定され、高次元演算子が抑制される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ホログラフィー双対性を用いて、ウォークイング・テクニカラーにおける非摂動的効果を体系的に計算できるか？
• RQ2 大$N_T$におけるウォークイング・テクニカラー模型で、$\hat{S}$および$\hat{T}$パラメータが自然に抑制されるか？
• RQ3 本モデルのLHCにおける物性的シグネチャは何か、特にスピン-1共鳴状態の観点から。
• RQ4 ウォークイングメカニズムは、QCDに類似たテクニカラーと比較して、精密電弱観測量の振る舞いをどのように変えるか？

主な発見

• ウォークイング振る舞いにより、$\hat{S}$パラメータは$(L_0/L_1)^2$の因子で抑制され、結合定数が抑制されていなくても小さく保たれる。
• モデルは$1/L_1 > 890$ GeVの条件下で$\hat{S}$制約を満たし、これは技術的$\rho$質量$M_{\rho^0} \simeq 2.5$ TeVに対応する。
• 2–4 TeVの範囲に4つのdegenerateなスピン-1共鳴状態が現れ、標準模型カレントへの強い結合によりLHCで観測可能である。
• conformal対称性が破れるUVカットオフは$5{-}10$ TeVの範囲にあると推定され、高次元演算子およびFCNCが抑制される。
• トップクォークのYukawa結合定数は$y_u/\sqrt{L} \sim 4$であり、この文脈では大きくても自然と見なされる。
• 摂動的見積もりでは$(L_0/L_1)^2$の抑制が見逃され、$\hat{S}_{\text{p}} \sim 0.06$と予測されるが、完全な計算では$1/L_0 \sim 5$ TeVの条件下で$\hat{S} \simeq 0.003$となる。