[논문 리뷰] Top-Goldstone coupling spoils renormalization of Higgs inflation

Damien P. George, Sander Mooij외 1명|arXiv (Cornell University)|2014. 08. 29.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 21인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 큰 비미니멀한 힉스-중력 상호작용을 가진 힉스 인플레이션에서, 페르미온 섹터의 매개변수적으로 큰 토프-골드스톤 상호작용이 일관된 양자화를 방해함을 보여준다. 간단화된 U(1)-대칭 모형을 사용하여, 한 루프 4-골드스톤 산란이 트리 수준의 보정항으로 상쇄되지 않음을 입증함으로써, 큰 필드 영역에서의 힉스 인플레이션은 예측 불가능하다고 한다.

ABSTRACT

We examine renormalization of Higgs inflation in the context of the full Standard Model. In the fermionic sector of the theory there is a parametrically large top-Goldstone coupling which prevents renormalization of the theory. Using a simplified model with a global U(1) symmetry, a Higgs and a fermion, we show that the one-loop contribution to 4-Goldstone scattering cannot be absorbed in any tree level terms, and hence forbids a consistent renormalization of the theory. Our results apply for large non-minimal Higgs-gravity coupling in the large field regime, and indicate that Higgs inflation is not a predictive theory.

연구 동기 및 목표

• 큰 비미니멀한 힉스-중력 상호작용을 가진 전체 표준모형에서 힉스 인플레이션의 양자화 가능성이 유지되는지 조사하기.
• 톱 쿼크–골드스톤 보손 상호작용이 양자화를 방해하는 데서 수행하는 역할을 규명하기.
• 골드스톤 섹터에서의 한 루프 양자 보정이 트리 수준 보정항으로 흠새들 수 있는지 확인하기.
• 큰 필드 영역에서의 힉스 인플레이션의 예측 능력을 평가하기.

제안 방법

• 톱-골드스톤 상호작용을 분리하기 위해 전역 U(1) 대칭, 힉스 필드, 그리고 페르미온을 포함한 단순화된 모형을 구성하기.
• 단순화된 모형에서 4-골드스톤 산란 진폭의 한 루프 기여를 계산하기.
• 이 양자 보정이 트리 수준 보정항으로 상쇄될 수 있는지 분석하기.
• 차원 정규화와 게이지 불변 기법을 사용하여 양자장론 프레임워크 내에서의 일관성 확보하기.
• 한 루프 진폭이 국소적이거나 재정규화 가능한 형태가 아니며, 트리 수준 보정항과 호환되지 않는다는 것을 명시적으로 계산하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 힉스 인플레이션에서의 한 루프 4-골드스톤 산란 진폭은 트리 수준 보정항으로 상쇄될 수 있는가?
• RQ2 톱-골드스톤 상호작용은 큰 필드 영역에서 비재정규화 가능한 장애를 유도하는가?
• RQ3 큰 비미니멀한 힉스 상호작용을 가질 경우, 힉스 인플레이션은 여전히 예측 가능한 양자장론인가?
• RQ4 힉스 인플레이션의 맥락에서 페르미온 섹터의 골드스톤 보손과의 상호작용은 일관되게 재정규화될 수 있는가?

주요 결과

• 단순화된 모형에서 4-골드스톤 산란의 한 루프 기여는 어떤 국소적 트리 수준 보정항으로도 상쇄될 수 없다.
• 톱-골드스톤 상호작용은 매개변수적으로 큰 비재정규화 가능한 보정을 유도하며, 이는 영향을 받는 양자화의 정규화를 방해한다.
• 이 장애는 비미니멀한 힉스-중력 상호작용이 두드러지는 큰 필드 영역에서 특별히 발생한다.
• 양자 보정을 흡수하지 못한다는 것은, 이러한 조건 하에서 힉스 인플레이션은 재정규화 가능한 양자장론이 아니라는 것을 의미한다.
• 결과적으로, 성공적인 인플레이션 역학을 위해 요구되는 큰 필드 근사에서 힉스 인플레이션의 예측 능력이 무효화된다.