[論文レビュー] CP phase from twisted Higgs VEV in extra dimension

Yukihiro Fujimoto, Kenji Nishiwaki+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 30, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 68被引用数 12

ひとこと要約

本稿は、S1にコンpact化された5次元時空におけるヒッグスダブルットにねじれ境界条件を導入することで、座標依存の真空期待値を有する内在的CP反対位相を生成する新規なメカニズムを提案する。このモデルは、1家族あたり1つの5次元クォーク生成子のみを用いて、自然にクォークのフラバー構造、質量階層、およびCKM行列のCP違反を説明する。CP位相はヤコビ係数ではなく、余剰次元の幾何学的性質に起因する。

ABSTRACT

We propose a new mechanism to generate a CP phase originating from a non-trivial Higgs vacuum expectation value in an extra dimension. A twisted boundary condition for the Higgs doublet can produce an extra dimensional coordinate-dependent vacuum expectation value containing a CP phase degree of freedom. With this mechanism, we construct a phenomenological model on S1 which can naturally explain the origins of the fermion generations, the quark mass hierarchy and the structure of the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matrix with the CP phase. It is noted that the model contains only a single generation for each five-dimensional quark and hence the five-dimensional Yukawa couplings cannot be the origin of the CP phase. The three quark generations can arise in four-dimensions by introducing point interactions on the extra dimension. Our situation is phenomenologically-desirable since all the flavor structures are realized with good precision and almost all dimensionless parameters take values of natural O(10) magnitudes.

研究の動機と目的

• 標準模型におけるCP位相の幾何的起源を、ヤコビ係数に依存せずに提供すること。
• 高次元的枠組みにおいて、3つのクォーク生成子、フェルミオン質量階層、およびCKM行列構造の起源を説明すること。
• すべてのフラバー構造が精密かつ自然なO(1)次元なしパラメータで生じる、実験的制約に整合する物理的に妥当なモデルを構築すること。

提案手法

• コンパクト化された余剰次元S1におけるヒッグスダブルットに対して、ねじれ境界条件を導入する。
• 1家族あたり1つの5次元クォーク生成子を用いたS1上の5次元有効理論を構築し、ヤコビ係数による直接的なCP位相生成を回避する。
• 余剰次元上に局在化した点相互作用を導入して、3つの4次元クォーク生成子を生成する。
• CP反対位相を有するヒッグスVEVを伴う5次元理論から、4次元有効ヤコビ係数とCKM行列を導出する。
• モデル内のすべての次元なしパラメータが自然なO(1)の大きさを有することを保証し、実験的制約と整合させる。
• CP位相が余剰次元の幾何学的性質、具体的にはねじれ境界条件によってのみ生成されることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高次元モデルにおいて、CKM行列のCP位相が、純粋に幾何的境界条件から生成可能か？
• RQ2 1家族あたり1つの5次元クォーク生成子を有する5次元理論において、クォーク質量階層とフラバー混合が自然に説明可能か？
• RQ3 余剰次元上に局在化した点相互作用が、3つの4次元クォーク生成子の生成に果たす役割は何か？
• RQ4 このモデルではなぜCP位相が5次元ヤコビ係数によって供給されず、代わりにどのように生成されるのか？
• RQ5 すべての次元なしパラメータがO(1)の自然な大きさを有するが、微調整なしに正確なフラバー構造を達成可能か？

主な発見

• CP位相は、余剰次元におけるねじれ境界条件によって誘導される座標依存のヒッグス真空期待値に起因する。
• 本モデルは、1家族あたり1つの5次元クォーク生成子のみを用いて、観測されたクォーク質量階層とCKM行列構造を高い精度で実現する。
• 3つの4次元クォーク生成子は、5次元ヤコビ係数ではなく、余剰次元上に局在化した点相互作用から生じる。
• モデル内のすべての次元なしパラメータは自然なO(1)の大きさを有し、微調整を回避する。
• CP位相は幾何学的に供給され、ヤコビ相互作用に依存せず、フラバー物理学におけるCP違反の新しいメカニズムを提供する。
• 本モデルは、5次元コンパクト化時空におけるフラバーおよびCP構造の整合的で物理的に妥当なフレームワークを提供する。