[논문 리뷰] A note on gauge-fixing in the electroweak sector of UED with BLKTs

Anindya Datta, Avirup Shaw|arXiv (Cornell University)|2014. 08. 04.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 19인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 일원화된 추가 차원(UED) 모형에서 보와 경계에 국한된 항(BLT)이 있는 경우, 전기약력 부문에 대한 게이지 고정 절차를 조사한다. 다양한 게이지 선택이 자동 대칭 파괴 이후 골드스톤 보손과 물리적 스칼라의 조성과 질량에 어떻게 영향을 주는지 분석하며, BLT가 스칼라 스펙트럼과 게이지 보손 혼합 패턴을 크게 변화시킴을 보여준다.

ABSTRACT

In Universal Extra-Dimensional Models with one compact space like extra dimension, a $Z_2$ symmetry is imposed upon the action to have the chiral fermions present in the Standard Model. Orbifolding results into two fixed points along this extra space like direction. One is allowed to add operators which respect the symmetry of the theory at these fixed points. The coefficients of these operators are in general free parameters. In this note we will discuss the procedure of gauge-fixing when only kinetic terms involving fields are added to the boundary fixed points. We further discuss, the composition and masses of Goldstone and any physical scalar that emerges after the symmetry breaking in this set up with different choices of gauge.

연구 동기 및 목표

• UED 모형에서 경계에 국한된 항(BLT)이 포함된 전기약력 부문에 대한 게이지 고정 절차를 명확히 하는 것.
• 고정점에 존재하는 BLT가 전기약력 대칭 파괴 이후 물리적 스펙트럼에 미치는 영향을 조사하는 것.
• 다양한 게이지 선택 조건 하에서 골드스톤 보손과 물리적 스칼라의 조성과 질량 스펙트럼을 결정하는 것.
• UED 모형에서 BLT가 존재할 경우, 게이지 대칭, 경계 조건, 스칼라 부문의 구조 간의 상호작용을 분석하는 것.

제안 방법

• 콤팩트화된 추가 차원과 $Z_2$ 오르비폴딩을 고려한 UED 모형의 형식적 양자화.
• 두 개의 고정점에서 $Z_2$ 대칭을 유지하면서 임의의 계수를 가진 운동에너지 항을 포함하는 것.
• BLT 존재 조건 하에서 게이지 장에 다양한 게이지 고정 조건(Rξ-유사 게이지 등)을 적용하는 것.
• 골드스톤 모드와 물리적 힉스 유사 상태를 포함한 스칼라 장의 질량 행렬을 계산하는 것.
• 물리적 스칼라 질량과 혼합 패턴을 추출하기 위해 스칼라 질량 행렬을 대각화하는 것.
• BLT 존재 조건 하에서 골드스톤 보손의 구성과 힉스 메커니즘 간의 관계를 분석하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 경계에 국한된 운동에너지 항(BLT)이 UED의 전기약력 부문에서 게이지 고정 절차에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 BLT 존재 조건 하에서 골드스톤 보손의 구성은 어떻게 되며, 게이지 선택 조건에 따라 어떻게 변하는가?
• RQ3 BLT는 전기약력 대칭 파괴 이후 물리적 스칼라 상태의 질량에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ4 다양한 게이지 고정 조건은 게이지 장과 스칼라 장 간 혼합에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 경계 조건과 $Z_2$ 대칭은 이 설정에서 스칼라 질량 행렬의 구조를 어떻게 제약하는가?

주요 결과

• 경계에 국한된 운동에너지 항(BLT) 존재 시 게이지 고정 절차가 변하며, 이로 인해 게이지 및 스칼라 자유도 간에 비트리비얼한 혼합이 발생한다.
• 골드스톤 보손은 더 이상 순수하게 게이지 대칭 파괴와 관련되지 않는다. 그 조성은 게이지 선택 조건과 BLT 계수에 따라 달라진다.
• 물리적 스칼라 질량은 BLT 영향을 크게 받으며, 가장 가벼운 물리적 스칼라 상태는 힉스 모드와 칼루자-클라인 모드 간에 비트리비얼한 혼합을 보인다.
• 다양한 게이지 선택 조건은 서로 다른 스칼라 질량 행렬을 유도하므로, 스칼라 결합과 같은 물리적 관측량이 게이지 고정 조건에 따라 달라질 수 있음을 시사한다.
• 보와 경계 항 간의 상호작용으로 인해 표준모형보다 더 풍부한 스칼라 부문의 구조가 형성된다.
• 질량 행렬의 대각화 분석을 통해 BLT가 특정 스칼라 성분을 억제하거나 강화시켜, UED 모형에서 힉스 부문의 현상학적 특성에 영향을 미칠 수 있음을 밝혀냈다.