[논문 리뷰] Towards Standard Model without the Higgs boson

A. Sevostyanov|arXiv (Cornell University)|2007. 02. 19.

Black Holes and Theoretical Physics인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 표준모형의 보존 부문을 재구성하여 힉스 보손이 필요 없도록 하는 방법을 제안한다. 이는 U(1) ⋊ SU(2)의 반직접곱 구조를 활용한 게이지 장의 질량 생성 메커니즘을 통해 이루어지며, 추가적인 물리적 입자를 도입하지 않고도 질량을 가진 벡터 보손을 생성한다. 이는 힉스 보존이 없는 전자약 대칭 깨짐의 대안을 제공하며, W 및 Z 보손의 일관된 질량 스펙트럼을 유지한다.

ABSTRACT

We suggest a new formulation for the bosonic sector of the Standard Model. In the new formulation the Higgs field is not required. PACS 12.15.-y In paper [4] we introduced a new mass generation mechanism for gauge fields associated to compact simple Lie groups. Perturbatively the theory constructed in [4] describes massive vector fields, and no extra particles, like the Higgs boson, appear in the physical spectrum. It is natural to apply the results of [4] to the bosonic sector of the Standard Model. Note that in [4] we only discussed the case of gauge fields associated to simple Lie groups, and the quantum field theory constructed in [4] describes fields of equal mass. On the other hand the underlying group related to the electroweak sector of the Standard Model is not simple, and, as a consequence, the vector mesons have different masses. The main construction of this paper is based on a very simple observation: the underlying group U(1) × SU(2) of the electroweak sector of the Standard Model can be represented as a semideirect product U(1) ⋊ SU(2) of U(1) and SU(2),

연구 동기 및 목표

• 표준모형의 전자약 부문에서 힉스 보손이 없는 질량 생성 메커니즘을 개발하기 위해.
• 물리적 스펙트럼에서 힉스 보손의 부재를 다루면서도 관측된 벡터 보손 질량과의 일관성을 유지하기 위해.
• 단순 리 군에서의 질량 생성 메커니즘을 전자약 상호작용에 관련된 비단순 군 U(1) × SU(2)로 일반화하기 위해.
• 추가적인 물리적 상태 없이 질량을 가진 벡터 장을 묘사하는 U(1) ⋊ SU(2) 기반 양자장론을 구축하기 위해.
• 기본적인 힉스 스칼라 입자가 없는 상태에서 전자약 대칭 깨짐이 발생할 수 있는 프레임워크를 제공하기 위해.

제안 방법

• 이전에 단순 컴act 리 군에 대해 개발된 질량 생성 메커니즘을 참조 [4]에서 제시한 바와 같이 비단순 게이지 군으로 확장하기 위해.
• 전자약 게이지 군 U(1) × SU(2)를 반직접곱 U(1) ⋊ SU(2)로 표현하여 게이지 장에 대한 통합적 접근을 가능하게 하기 위해.
• 힉스 스칼라 장을 도입하지 않고도 벡터 보손이 질량을 획득하는 게이지 이론을 구축하기 위해.
• 스펙트럼에 추가적인 물리적 입자(예: 힉스 보손)가 나타나지 않도록 하여 반복적 일관성을 확보하기 위해.
• 형식론을 전자약 부문에 적용하여 반직접곱의 구조를 통해 W 및 Z 보손에 서로 다른 질량을 할당하기 위해.
• 기본적인 양자장론 프레임워크 내에서 메커니즘을 통합함으로써 게이지 불변성과 재정규화 가능성을 유지하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 표준모형의 전자약 부문은 수정된 게이지 군 구조를 통해 힉스 보손 없이 재구성될 수 있는가?
• RQ2 반직접곱 U(1) ⋊ SU(2)는 추가적인 물리적 입자를 도입하지 않고도 W 및 Z 보손의 일관된 질량 생성을 가능하게 하는가?
• RQ3 단순 리 군에서의 질량 생성 메커니즘은 U(1) × SU(2)와 같은 비단순 군으로 어떻게 일반화될 수 있는가?
• RQ4 표준모형 보존 부문에서 힉스 장을 제거할 경우 물리적 스펙트럼에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 힉스 보존이 없는 이론이 군 이론적 구조만으로 관측된 W 및 Z 보손의 질량을 재현할 수 있는가?

주요 결과

• 전자약 게이지 군 U(1) × SU(2)는 반직접곱 U(1) ⋊ SU(2)로 재구성될 수 있으며, 이는 새로운 기하학적 프레임워크를 통한 질량 생성을 가능하게 한다.
• 제안된 메커니즘은 힉스 스칼라 장이 없이도 벡터 보손의 질량을 생성하며, 추가적인 물리적 입자를 도입하지 않는다.
• 이론은 반복적 일관성을 유지하며, 서로 다른 질량을 가진 질량 있는 벡터 장을 묘사한다.
• W 및 Z 보손의 질량 스펙트럼은 힉스 결합을 명시적으로 포함하지 않더라도 반직접곱의 구조를 통해 자연스럽게 재현된다.
• 이론은 단순 리 군에서의 힉스 보존이 없는 질량 생성 메커니즘을 비단순 군인 표준모형에 관련된 U(1) × SU(2)의 경우로 일반화한다.
• 물리적 스펙트럼에는 힉스 보존이 포함되어 있지 않지만, 이론은 표준모형 전자약 부문의 힉스 보존이 없는 타당한 대안으로 유지된다.