[论文解读] 125 Gev Higgs-Boson as Scalar partner of 91 Gev $Z^{0}$-Weak-boson in Composite subquark model

Takeo Matsushima|arXiv (Cornell University)|Jul 10, 2012

Cosmology and Gravitation Theories被引用 3

一句话总结

本文提出，在复合次夸克模型中，大型强子对撞机观测到的125 GeV希格斯玻色子是91 GeV $Z^0$玻色子的标量伙伴，其中弱玻色子作为次夸克的束缚态产生。通过类比强子谱学中的超精细自旋-自旋相互作用，该模型预测标量伙伴的质量高于矢量玻色子的质量，得出 $M(S^0) = 125$ GeV 和 $M(Z^0) = 91$ GeV，质量分裂比 $R_W = 0.3$，并进一步预测电荷希格斯玻色子的质量位于100–120 GeV之间。

ABSTRACT

The composite subquark model previously proposed by us shows that the intermediate $Z^{0}$-weak-boson is realized as the composite particle and that its scalar partner has the mass value larger than $Z^{0}$-weak-boson mass. It is suggested that 125 Gev Higgs-boson found at LHC is a scalar partner of 91 Gev $Z^{0}$-weak-boson. We predict the existence of charged Higgs-bosons with the mass value around 100 to 120 Gev as the scalar partners of $W^{\pm}$. We also discuss about Dark energy and Dark matter.

研究动机与目标

• 在复合次夸克模型中解释大型强子对撞机观测到的125 GeV希格斯玻色子的起源。
• 确立 $Z^0$玻色子及其标量伙伴通过次夸克束缚态和超精细自旋-自旋相互作用产生。
• 预测电荷希格斯玻色子作为 $W^\pm$玻色子的标量伙伴，其质量在100–120 GeV范围内。
• 在复合框架内探索与暗能量和暗物质的联系。
• 通过Cartan联络和钉合机制在几何规范理论中统一引力与规范场。

提出的方法

• 采用复合次夸克模型，其中 $W$ 和 $Z^0$玻色子是次夸克的束缚态，标量伙伴通过超精细自旋-自旋相互作用形成。
• 应用Cartan联络形式化方法，将四维标架和旋联结场在 $SO(1,4)$ 规范群下统一，实现引力与规范相互作用的几何统一。
• 使用钉合机制将 $\mathbf{f}$-值1-形式 $\boldsymbol{\theta}$ 识别为四维标架场，从而构建度量张量 $g^{\mu\nu}$。
• 推导出超色胶子与次夸克及反次夸克耦合的有效耦合强度 $\alpha_W = \frac{1}{2}g_h^2$，其耦合为正，与强子中为负的耦合形成对比。
• 应用Breit-Fermi哈密顿量形式化方法，通过 $M = M_0 - \xi_{sq}\langle\vec{S}_\alpha \cdot \vec{S}_{\bar{\alpha}}\rangle$ 计算矢量（$Z^0$）与标量（$S^0$）态之间的质量分裂，其中 $\langle\vec{S}_\alpha \cdot \vec{S}_{\bar{\alpha}}\rangle = 1/4$ 对应 $Z^0$，$-3/4$ 对应 $S^0$。
• 定义质量分裂比 $R_W = \Delta_W / \tilde{M}_W$，并与强子系统比较以验证模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 在复合次夸克模型中，125 GeV希格斯玻色子能否被解释为91 GeV $Z^0$玻色子的标量伙伴？
• RQ2 为何在此模型中，$W^\pm$ 和 $Z^0$玻色子的标量伙伴质量高于其矢量对应物，与强子谱学相反？
• RQ3 次夸克束缚态框架中的超精细自旋-自旋相互作用如何解释 $Z^0$ 与其标量伙伴之间的观测质量层次？
• RQ4 该模型中，作为 $W^\pm$玻色子标量伙伴的电荷希格斯玻色子的预测质量范围是什么？
• RQ5 Cartan联络形式化方法结合钉合机制能否在此复合框架中实现引力与规范场的几何统一？

主要发现

• 预测 $Z^0$玻色子的标量伙伴质量为125 GeV，与大型强子对撞机观测到的希格斯玻色子质量一致。
• 模型预测 $M(S^0) > M(Z^0)$，其中 $M(S^0) = 125$ GeV 且 $M(Z^0) = 91$ GeV，质量分裂比 $R_W = 0.3$，与强子系统类似。
• 超色胶子与次夸克耦合的有效耦合强度为 $\alpha_W = \frac{1}{2}g_h^2$，为正值，导致排斥性自旋-自旋相互作用，有利于标量态。
• 质量差 $\Delta_W = M(S^0) - M(Z^0) = 34$ GeV，平均质量 $\tilde{M}_W = 108$ GeV，证实了质量分裂机制的一致性。
• 预测电荷希格斯玻色子作为 $W^\pm$玻色子的标量伙伴，质量位于100–120 GeV范围内，基于相同的超精细相互作用机制。
• 该模型通过Cartan联络和钉合机制提供了一个几何框架，统一引力与规范场，其中规范群为 $SO(1,4)$，四维标架场由 $\mathbf{f}$-值1-形式导出。