[論文レビュー] A Higgs free model for fundamental interactions. Part 1: Formulation of the model

Marek Pawłowski, R. Rączka|arXiv (Cornell University)|Aug 1, 1995

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 10

ひとこと要約

この論文は、局所的共形群 $C$ に基づくヒッグス粒子を含まない基本相互作用のモデルを提案する。統一ゲージ群 $G = SU(3) \times SU(2)_L \times U(1) \times C$ の下で、強い相互作用、電弱相互作用、重力相互作用を統一する。共形対称性を強制し、ユニタリ条件およびスケール固定条件を適用することで、ヒッグス質量項が禁止され、ヒッグス粒子を必要としない。しかし、古典的極限において、ベクトルボソン、フェルミオン、重力が、標準模型と同一の質量と相互作用を動的に生成する。

ABSTRACT

We show that the local conformal group $C$ is a natural symmetry group of strong, electroweak and gravitational interactions. A model for these interactions invariant under the local symmetry group $G=SU(3) imes SU(2)_{L} imes U(1) imes C$ is postulated. It contains all Standard Model and gravitational fields, however the Higgs mass term $\mu^2\Phi^{\dagger}\Phi$ is forbidden. Using the unitary gauge and the conformal scale fixing conditions we can eliminate all four real components of the Higgs field in this model. In spite of that the tree level masses of vector mesons, leptons and quarks are automatically generated and they are given by the same formulas as in the conventional Standard Model. The gravitational sector of the model is also analyzed and it is shown that the model admits in the classical limit the Einsteinian form of gravitational interactions. We propose several experimental tests which can discriminate between the Higgs-Free and the Standard Models.

研究の動機と目的

• ヒッグス機構に依存せず、強い相互作用、電弱相互作用、重力相互作用を統一する場の理論を構築すること。
• 共形対称性によってヒッグス質量項 $\mu^2\Phi^\dagger\Phi$ を禁止し、階層問題を回避すること。
• ヒッグス場を用いず、ウィルソン・ボソン、レプトン、クォークの木レベル質量が自然に生成されることを示すこと。
• 重力的セクターの古典的極限がアインシュタインの一般相対性理論を再現することを示すこと。
• このヒッグスフリーなモデルと標準模型を区別できる実験的検証法を提案すること。

提案手法

• ゲージ群 $G = SU(3) \times SU(2)_L \times U(1) \times C$ を仮定する。ここで $C$ は局所的共形群である。
• すべての標準模型および重力場を含むがヒッグス質量項を含まない、$G$ に関してゲージ不変なラグランジアンを構築する。
• ヒッグス場の位相を固定し、物理的でない自由度を除去するためにユニタリゲージを適用する。
• 共形スケール固定条件を導入して、ヒッグス場の4つの実数成分をすべて除去し、効果的にヒッグス粒子を排除する。
• 得られた制約を用いて、ダイナミカルスケーリングの対称性破れによって、ベクトルボソン、フェルミオン、重力子の質量項を導出する。
• 重力的セクターの古典的極限を解析し、アインシュタイン方程式との整合性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ヒッグス場を導入せずに、局所的共形対称性の下で基本的相互作用を一貫して統一できるか？
• RQ2 ヒッグス機構を用いず、ウィルソン・ボソン、レプトン、クォークの木レベル質量をどのように生成できるか？
• RQ3 このモデルの重力的セクターは、古典的極限でアインシュタインの一般相対性理論に還元されるか？
• RQ4 このヒッグスフリーなモデルと標準模型との間に、実験的に検証可能な観測的差異は存在するか？
• RQ5 ヒッグス質量項の不在を、WおよびZボソン、フェルミオンの観測された質量と調和させることができるか？

主な発見

• ヒッグス質量項 $\mu^2\Phi^\dagger\Phi$ は局所的共形対称性 $C$ によって禁止され、ヒッグス粒子の必要性が排除される。
• ユニタリ条件および共形スケール固定条件により、ヒッグス場の4つの実数成分がすべて除去され、物理的ヒッグス自由度は存在しない。
• ウィルソン・ボソン、レプトン、クォークの木レベル質量は、動的に生成され、標準模型と同一の式で記述される。
• 重力的セクターの古典的極限はアインシュタイン＝ヒルベルト作用素を再現し、一般相対性理論と整合することが確認される。
• このモデルは、標準模型とは異なる実験的シグネチャを予測し、ヒッグスに基づく物性論の代替として検証可能な代替案を提供する。