[논문 리뷰] Forward-backward asymmetry on Z resonance in SO(5) x U(1) gauge-Higgs unification

Nobuhiro Uekusa|arXiv (Cornell University)|2009. 12. 07.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 18인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 랜들-선드럼 곡면시공간 내 SO(5)×U(1) 게이지-힉스 통합 모형에서 Z 공진에서의 전진-후진 비대칭성(A_FB)을 조사한다. 수준 1 예측인 A_FB^b = 0.09952 및 A_FB^c = 0.07073는 실험 데이터와 뛰어난 일치를 보이며, 이는 모형이 전자약력 정밀도를 향상시킨 표준모형의 타당한 대안임을 시사한다.

ABSTRACT

We find that the tree-level predictions of the forward-backward production asymmetries on the Z resonance for b and c quarks, A_FB, in an SO(5) x U(1) gauge-Higgs unification model are markedly close to the central values of the Particle Data Group data unlike the standard model. The decay width of Z boson is evaluated and the S and T parameters are discussed.

연구 동기 및 목표

• SO(5)×U(1) 게이지-힉스 통합 모형에서 Z 공진에서의 전진-후진 비대칭성(A_FB)을 평가하기 위해.
• 모형의 수준 1 예측이 표준모형보다 실험 데이터와 더 잘 일치하는지 테스트하기 위해.
• Z 보손 붕괴 너비 및 S/T 매개변수를 포함한 전자약력 정밀도 관측량과의 일관성을 평가하기 위해.
• b 쿼크와 c 쿼크의 전진-후진 비대칭성 예측이 m_Z에서의 극값 질량과 m_Z에서의 실행 질량 정의에 따라 어떻게 변하는지 검토하기 위해.
• 비재규격화 고차원 프레임워크에서의 한 루프 양자 보정과 S 및 T 매개변수에 대한 영향을 분석하기 위해.

제안 방법

• 모형은 SO(5)×U(1) 게이지 대칭성을 지닌 다섯 번째 차원을 가진 랜들-선드럼 시공간에 기반하며, 힉스 필드는 추가 차원의 게이지 필드의 윌슨 라인 위상에서 유래한다.
• 쿼크와 Z 보손 간의 쿼크 결합은 다섯 번째 차원에서의 파동함수 프로파일과 SO(5) 표현에 기반하며, 표준모형과는 다름없는 수정된 결합을 이룬다.
• 전진-후진 비대칭성 A_FB는 효과적인 Z- fermion 결합을 사용하여 계산되며, 벡터 및 아키스럴 벡터 전류의 기여를 포함한다.
• S 및 T 매개변수에 대한 한 루프 양자 보정은 차원 정규화와 질량이 있는 게이지 보손 및 힉스 보손을 포함한 명시적 루프 적분을 사용하여 평가된다.
• Z 보손의 붕괴 너비는 수정된 결합을 사용하여 페르미온 쌍으로의 총 분해비율에서 계산된다.
• 수치적 결과는 문헌에서 얻은 입력 매개변수를 사용하며, 극값 질량과 실행 질량 간의 민감도를 테스트한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SO(5)×U(1) 게이지-힉스 통합 모형은 Z 공진에서 b 쿼크의 전진-후진 비대칭성을 표준모형보다 실험값과 더 잘 일치시키는가?
• RQ2 SO(5)×U(1) 모형에서의 수준 1 예측인 A_FB는 b 쿼크와 c 쿼크 모두에 대해 실험 데이터와 어떻게 비교되는가?
• RQ3 이 고차원 게이지-힉스 통합 모형에서 S 및 T 매개변수에 대한 한 루프 기여는 무엇인가?
• RQ4 A_FB 예측은 m_Z에서의 극값 질량과 실행 질량 정의의 선택에 얼마나 민감한가?
• RQ5 이 모형에서 Z 보손 붕괴 너비는 실험 측정치와 일치하는가?

주요 결과

• b 쿼크의 전진-후진 비대칭성에 대한 수준 1 예측은 A_FB^b = 0.09952이며, 이는 입자 데이터 그룹의 실험값 0.0992 ± 0.0016와 뛰어난 일치를 보인다.
• A_FB^c = 0.07073의 예측은 실험값 0.0707 ± 0.0035와도 밀접한 일치를 보인다.
• A_FB 예측은 극값 질량과 m_Z 스케일에서의 실행 질량 간의 변동에도 강인하여, 쿼크 질량 정의에 대한 민감성이 없음을 시사한다.
• 모형은 효과적 포텐셜의 최소점에서 힉스 결합이 게이지 보손으로 억제됨을 예측하며, 이는 cos(θ_H)에 의해 억제되어 잠재적으로 안정한 힉스를 만들어내며 암흑물질 후보가 될 수 있다.
• S 및 T 매개변수에 대한 한 루프 기여는 평가되었으며, m_h = 117 GeV일 경우 S_h + S_g = -0.02666 및 T_h + T_g = 0.07076이며, 총 S 및 T 값은 한 루프에서 표준모형과 가깝다.
• 톱 쿼크 및 힉스/게이지 루프를 포함한 총 S 및 T 매개변수는 실험 제약 조건과 일치하며, m_h = 117 GeV일 경우 S ≈ 0.2476 및 T ≈ 1.2561로 나타나, 이 모형이 전자약력 정밀도 시험에서 타당함을 보여준다.