[论文解读] Anarchic Yukawas and top partial compositeness: the flavour of a successful marriage

Giacomo Cacciapaglia, Haiying Cai+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 15, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 54被引用 5

一句话总结

该论文提出了一种具有非规徴Yukawa耦合与顶夸克部分复合性的复合Higgs模型，其中顶夸克质量源于与重复合态的混合。通过分析味守恒与味非守恒过程，表明该模型在当前LHC约束下仍具可行性，味改变效应被抑制至亚TeV量级，展示了非规徴Yukawa耦合与部分复合性在自然且味安全框架下的成功结合。

ABSTRACT

The top quark can be naturally singled out from other fermions in the Standard Model due to its large mass, of the order of the electroweak scale. We follow this reasoning in models of pseudo Nambu Goldstone Boson composite Higgs, which may derive from an underlying confining dynamics. We consider a new class of flavour models, where the top quark obtains its mass via partial compositeness, while the lighter fermions acquire their masses by a deformation of the dynamics generated at a high flavour scale. One interesting feature of such scenario is that it can avoid all the flavour constraints without the need of flavour symmetries, since the flavour scale can be pushed high enough. We show that both flavour conserving and violating constraints can be satisfied with top partial compositeness without invoking any flavour symmetry for the up-type sector, in the case of the minimal SO(5)/SO(4) coset with top partners in the four-plet and singlet of SO(4). In the down-type sector, some degree of alignment is required if all down-type quarks are elementary. We show that taking the bottom quark partially composite provides a dynamical explanation for the hierarchy causing this alignment. We present explicit realisations of this mechanism which do not require to include additional bottom partner fields. Finally, these conclusions are generalised to scenarios with non-minimal cosets and top partners in larger representations.

研究动机与目标

• 探索具有非规徴Yukawa耦合与顶夸克部分复合性的复合Higgs模型在解决层次问题方面的可行性。
• 评估顶夸克与复合态混合引起的味非守恒效应是否仍处于实验约束范围内。
• 研究标量与矢量共振态在味改变过程中的作用及其紫外贡献。
• 证明通过非规徴Yukawa结构与部分复合性结合，可产生一个成功、自然且味一致的模型。

提出的方法

• 该模型引入一个具有全局对称性破缺模式的复合 sector，生成一个赝Nambu-Goldstone玻色子Higgs。
• 顶夸克质量通过部分复合性生成，即顶夸克通过与EWSB sector的线性耦合，与重复合费米子混合。
• 通过一个单态标量Φ与矢量共振态Vμ引入非规徴Yukawa耦合，这些粒子以味无关但非味无关的混合强度耦合到夸克。
• 味非守恒效应通过有效场论计算，通过积分出重共振态以推导出维数6算符。
• 使用微扰展开计算混合角与耦合，其中sϕL与cϕL通过混合标度M*与真空期望值f定义。
• 推导出味非守恒算符的威尔逊系数，并与来自D⁰–D̄⁰混合及其他过程的实验约束进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 非规徴Yukawa耦合能否在不引发大味改变中性流的条件下，一致地嵌入部分复合性框架？
• RQ2 味守恒过程（如顶夸克部分复合性与重共振态搜索）对该模型有何约束？
• RQ3 标量与矢量共振态的紫外贡献如何影响该模型中的味非守恒过程？
• RQ4 该模型在多大程度上能与当前LHC数据保持一致，特别是Higgs耦合与味观测量方面？

主要发现

• 维数6算符Q₄ᵘᶜ的有效威尔逊系数估计为∼10⁻¹⁰/TeV²，远低于实验上限。
• 由矢量共振态介导的算符Q₁ᵘᶜ的系数约为∼10⁻⁹/TeV²，同样安全地处于来自D⁰–D̄⁰混合的实验限制之内。
• 由于混合结构与M*标度的抑制作用，即使存在非规徴Yukawa耦合，该模型在味约束下仍具可行性。
• 味非守恒的缺失归因于耦合的手征性以及模型中混合角的特定对齐方式。
• 该模型成功实现了轻量Higgs与顶夸克质量，而无需精细调节，同时保持了自然性与味安全性。
• 结果表明，非规徴Yukawa耦合与部分复合性可在一致且现象学可行的框架中共存。