[논문 리뷰] Large top mixing from extra dimensions

F. del Águila, José Santiago|ArXiv.org|2000. 11. 10.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 추가 차원을 가진 Randall-Sundrum 모형에서 상위 쿼크 혼합을 연구하며, Kaluza-Klein fermion 진동자에 기인한 보정을 계산하기 위해 효과적 라그랑지안 접근법을 사용한다. 그 결과, 보편성의 상실로 인해 표준모형 대비 상위 쿼크 결합의 편차는 최대 4%이며, 이는 다섯 번째 차원의 요카다 상호작용 상수와 AdS₅ 곡률 스케일의 곱이 ≤10일 때 실현 가능하다.

ABSTRACT

Fermion mixing is conveniently described using the effective Lagrangian formalism. We apply this approach to study top mixing in models with an infinite tower of Kaluza-Klein fermion excitations. In the Randall-Sundrum background with a boundary Higgs and phenomenologically viable values of the model parameters, the only effect eventually observable is the loss of universality of the top couplings. Their deviation from the SM predictions can be up to 4 % if the five-dimensional Yukawa couplings times the AdS_5 curvature scale are < 10.

연구 동기 및 목표

• 무한한 Kaluza-Klein fermion 진동자가 존재하는 Randall-Sundrum 배경에서 상위 쿼크 혼합을 연구하기 위해.
• 추가 차원의 맥락에서 상위 결합 편차의 현상학적 타당성을 평가하기 위해.
• 현실적인 모형 제약 조건 하에서 상위 쿼크가 Z 및 W 보손과의 결합에서 관측 가능한 최대 편차를 규명하기 위해.
• 미래의 충돌기들이 이러한 편차, 특히 Ztt 및 Wtb 결합에서 감지할 수 있는 능력을 평가하기 위해.
• 관측 가능한 효과는 상위 쿼크 결합의 표준모형 보편성에서의 편차일 뿐, 새로운 플레버-변경 중성미소 상호작용이 아니라는 것을 입증하기 위해.

제안 방법

• 표준모형을 초월한 스케일에서의 페르미온 혼합을 기술하기 위해 효과적 라그랑지안 형식을 적용한다.
• 전자약 대칭 깨짐 이후의 보정을 계산하기 위해 차수 6 연산자를 사용한다.
• 경계에 힉스를 두고 무한한 Kaluza-Klein fermion 모드의 타르지 모형을 모델링한다.
• 영모드 파동함수 겹침과 Kaluza-Klein 질량 스펙트럼을 사용하여 $X^{L}_{tt}$, $X^{R}_{tt}$, 및 $W^{L}_{tb}$ 의 보정을 계산한다.
• 전자약 정밀도 데이터와 LHC에서의 이국 쿼크 결합에 대한 제약 조건을 적용하여 매개변수 공간을 제한한다.
• 관측된 페르미온 질량과 CKM 행렬에 대한 매칭을 통해 로테이션 행렬을 고정함으로써 실험 데이터와의 일관성을 확보한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 추가 차원을 가진 Randall-Sundrum 모형에서 Z 및 W 보손과의 상위 쿼크 결합에서 관측 가능한 최대 편차는 무엇인가?
• RQ2 Kaluza-Klein fermion 진동자는 이 틀에서 상위 쿼크 결합의 보편성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 전자약 정밀도 관측치와 충돌기 데이터에서 유도되는 제약 조건은 상위 혼합 효과의 크기를 어떻게 제한하는가?
• RQ4 미래의 충돌기, 예를 들어 LHC 또는 TESLA는 이러한 편차를 감지할 수 있으며, 어떤 정밀도로 감지할 수 있는가?
• RQ5 기존의 현상학적 제약 조건을 위반하지 않으면서도 관측 가능한 편차가 발생하기 위한 다섯 번째 차원의 요카다 상호작용 상수의 조건은 무엇인가?

주요 결과

• 경계 힉스를 가진 Randall-Sundrum 모형에서 관측 가능한 유일한 효과는 Z 및 W 보손과의 상위 쿼크 결합에서의 보편성 편차이다.
• Z\bar{t}t 결합에 대한 최대 보정은 약 4%이며, W\bar{t}b 보정은 최대 2%에 이른다.
• 이러한 편차는 다섯 번째 차원의 요카다 상호작용 상수와 AdS₅ 곡률 스케일의 곱이 ≤10일 때에만 실현 가능하다.
• X^{L}_{tt} 결합은 0.9608로 감소하고, X^{R}_{tt}는 0.0013로 억제되어 심각한 보편성의 비보편성임을 시사한다.
• W^{L}_{tb} 혼합 행렬 원소는 0.9752이며, 표준모형 기대치와 일치하지만 KK 모드에서의 미세한 보정이 존재한다.
• TESLA에서의 정밀 측정은 Z\bar{t}t 결합을 2% 정밀도로 결정할 수 있어 이러한 편차를 감지할 수 있다.