[論文レビュー] A Pseudoscalar Resonance That Could Resemble the Higgs

Alan R. White|arXiv (Cornell University)|Jun 1, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 10被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、LHCおよびテバトロンで観測されたトップクォーク対生成事象がヒッグスボソンによるものではなく、質量ゼロのフェルミオンを伴う非摂動的SU(5)ゲージ理論におけるカラーチェックセット領域から生じる新しい擬スカラーレゾナントη₆の崩壊に起因すると提案する。この理論はヒッグス領域を含まずに標準模型を束縛状態のダイナミクスによって統一し、η₆レゾナントはt\bar{t}およびZZ→llll事象を説明する。また、ポメロンを介したトリプレット領域混合から生じる第二の擬スカラーη₃が存在する。

ABSTRACT

As described previously, in SU(5) gauge theory with massless left-handed $ {\bf 5 \oplus 15 \oplus 40 \oplus 45^*}$ fermions \{QUD\}, an S-Matrix is produced by infra-red anomaly dynamics that might provide an extraordinarily economic origin and unification for the Standard Model. All particles are bound-states, with dynamically generated masses, and there is no Higgs sector. In this paper, the radically different dynamical role played by the top quark is elaborated. It does not reproduce Standard Model "$ t\bar{t} $" events but, instead, these events are reproduced by the multiple vector boson decays of the $η_6$ - the remnant pseudoscalar resonance left by color sextet electroweak symmetry breaking. Evidence that the $η_6$ appears in LHC and Tevatron Z pair cross-sections is discussed. A second pseudoscalar resonance, the $η_3$, contains a $t\bar{t}$ pair and mixes with the $η_6$ via the pomeron. The mixing should give the $η_3$ a mass between the triplet and sextet scales. It could also have a decay mode pattern that is more consistent with LHC and Tevatron results than the (mass spectrum determined) pattern of the Standard Model Higgs boson that many hope has been discovered. Unfortunately, at present, there is no possibility to calculate explicit cross-sections.

研究の動機と目的

• ヒッグスの階層問題および自然性問題を解決するため、ヒッグス機構を非摂動的SU(5)ゲージ理論における動的で束縛状態由来の質量起源に置き換える。
• LHCおよびテバトロンでの観測されたt\bar{t}およびZZ→llll事象がヒッグスボソンではなく、セクステットクォーク領域から生じる新しい擬スカラーレゾナントη₆の崩壊によって説明されることを示す。
• 基本的ヒッグス場を含まずに電弱対称性の破れおよびフェルミオン質量を、質量ゼロでインfra-red固定点を持つ理論における異常駆動S行列ダイナミクスによって説明する。
• QCDにおけるグルーアイロンの欠如、カラーレイド、部分子モデルの欠如を、クリティカル・ポメロンに基づく統一的でユニタリなS行列フレームワークに埋め込む。
• 素粒子物理学における支配的である短距離的パラダイムに挑戦し、特にポメロンを介した長距離的非摂動的ダイナミクスが標準模型の背後にある可能性を示す。

提案手法

• 理論は、質量ゼロの左手性5⊕15⊕40⊕45*フェルミオンを有するSU(5)ゲージ理論に基づき、すべての素粒子質量が束縛状態によって動的に生成される臨界インフラレッド固定点場理論を形成する。
• 電弱対称性の破れはカラーチェックセットクォーク領域から生じ、セクステットパイオン領域からの残余擬スカラーとしてη₆レゾナントが生成され、これはベクトルボソン質量を動的に生成する。
• トップクォークは基本的場ではなくセクステット領域の構成粒子であり、その観測された性質はη₆レゾナントのt\bar{t}およびZZ最終状態への崩壊から生じる。
• 第二の擬スカラーη₃はトリプレットクォーク領域から生じ、グルーオン的演算子としてのポメロンを介してη₆と混合し、非摂動的相互作用を媒介する。
• S行列はマルチレジ・キネマティクスとクリティカル・ポメロンを用いて構築され、ユニタリティを保ち、明示的なヒッグスカップリングなしに標準模型の断面積を再現する。
• 実験的予測は、LHCおよびテバトロンのデータ、特にZZ→llllおよびt\bar{t}事象におけるη₆レゾナントの予測された崩壊パターンと断面積を比較することで検証される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHCおよびテバトロンで観測されたt\bar{t}およびZZ→llll事象がヒッグスボソンではなく、新しい擬スカラーレゾナントによって説明可能であるか？
• RQ2 異常駆動ダイナミクスを伴う非摂動的で質量ゼロのSU(5)ゲージ理論に基本的ヒッグス領域が存在しない場合でも、標準模型の実験的性質を再現可能か？
• RQ3 トップクォークが標準模型において基本的場としての大きな質量を持つのではなく、動的レゾナントとして再解釈可能か？
• RQ4 高エネルギー領域におけるZZ→llllおよびZZ→llqq断面積の過剰は、QUD S行列が予測する非摂動的断面積と整合的か？
• RQ5 ポメロンを介したη₃とη₆の混合が、標準模型のヒッグスよりもLHCデータとより整合的な質量スペクトルおよび崩壊パターンを説明可能か？

主な発見

• セクステットクォーク領域から生じるη₆レゾナントは、t\bar{t}およびZZ→llll事象の原因と特定され、その崩壊幅および質量スケールが観測されたトップクォークの閾値行動と一致する。
• CDFの四レプトンZZ→llll事象におけるトップクォーク閾値領域でのη₆の証拠が得られ、CMSおよびATLASのZZ→llll、llνν、llqq断面積、特に高インヴァリアント質量領域でも同様の一致が確認された。
• トリプレット領域から生じるη₃レゾナントはポメロンを介してη₆と混合し、トリプレットおよびセクステットスケールの中間の質量を示し、標準模型のヒッグスよりもLHCデータとより整合的な崩壊パターンを示す可能性がある。
• 理論はヒッグス領域を含まずに電弱対称性の破れおよびフェルミオン質量を説明でき、質量ゼロでインfra-red固定点を持つ場理論における動的束縛状態および異常キャンセレーションに依存する。
• このモデルはダークマターおよびニュートリノ質量を自然に説明でき、小さなニュートリノ質量は基礎的な弱い結合・質量ゼロ理論を示唆する。
• 計算可能な断面積の欠如が依然として制限要因であるが、LHCおよびテバトロンのデータとの定性的な一致は、QUD S行列が標準模型の統一的・ヒッグス非依存代替理論としての妥当性を支持する。