[論文レビュー] Electroweak and Majorana Sector Higgs Bosons and Pseudo-Nambu-Goldstone Bosons

Wei Lu|arXiv (Cornell University)|Mar 14, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 48被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、重力とヤン・ミルズゲージ相互作用を統一するクラッパー代数に基づくモデルを提案する。2つのボソン的セクターを導入する：電弱セクターはヒッグス機構を通じてフェルミオン質量を生成し、メジャナセクターはフレーバー混合と右巻きニュートリノ質量を担う。LHCの750 GeVの二光子共鳴は、右巻きフェルミオンの4フェルミオン凝集体を含む、フレーバーに関連するU(1)対称性の自発的破れから生じる擬スネイク・ゴールドストーン粒子（pNGB）として現れる可能性がある。この共鳴の二光子崩壊は木レベルで抑制されるが、ループ過程によって誘導される。

ABSTRACT

We propose a Clifford algebra based model, which treats both gravity and Yang-Mills interactions as gauge fields. There are two sectors of boson fields as electroweak and Majorana bosons. The electroweak boson sector induces fermion masses via spontaneous symmetry breaking. It is composed of scalar Higgs, pseudoscalar Higgs, and antisymmetric tensor components. The Majorana boson sector contributes to flavor mixing and Majorana masses of right-handed neutrinos. It is comprised of neutrino Higgs and pseudo-Nambu-Goldstone bosons. The LHC 750 GeV diphoton resonance might possibly be identified as a Majorana sector pseudo-Nambu-Goldstone boson, which results from spontaneous symmetry breaking of a flavor-related global U(1) symmetry involving four-fermion condensation of right-handed leptons and quarks. The diphoton decay is loop induced, since tree-level decay is suppressed by large Majorana mass of the right-handed neutrino. There is also a potential dark matter candidate, which is the four-lepton condensation of muon, muon-neutrino, tau, and tau-neutrino.

研究の動機と目的

• クラッパー代数 $C\!\ell_{0,6} \oplus C\!\ell_{T1}$ を用いた、重力とヤン・ミルズ相互作用を統一するゲージ場理論の構築。
• 電弱セクターとメジャナセクターという2つの異なるボソン的セクターを通じて、フェルミオン質量生成とフレーバー混合の説明。
• LHCの750 GeV二光子共鳴を、フレーバーに関連するグローバルU(1)対称性の自発的破れから生じる擬スネイク・ゴールドストーン粒子（pNGB）として解釈すること。
• 特にミューオンとタウレプトンを含む、右巻きフェルミオンの4フェルミオン凝集体から生じる複合暗黒物質候補の同定。
• 動的対称性の破れと複合状態の役割が、メジャナ質量と標準模型を超える新しい共鳴状態を生成する仕組みを探索すること。

提案手法

• 6次元の空間的ベクトルとトライベクトルを用いたクラッパー代数フレームワークを採用し、時空および内部対称性を定義。$SO(1,3)_{LOR} \otimes SU(2)_{WL} \otimes U(1)_{WR} \otimes U(1)_{B-L} \otimes SU(3)_{C}$ ゲージ対称性を埋め込む。
• フェルミオンは $C\!\ell_{0,6}$ 内のスピンダーのイデムポテンス射影として記述され、ヘリシティは $P_\pm = \frac{1}{2}(1 \pm \Gamma_0\Gamma_3)$ 演算子によって定義される。
• 電弱セクターにはスカラー、擬スカラー、反対称テンソルヒッグス場が含まれ、真空期待値（VEV）による対称性の破れを通じてフェルミオン質量が生成される。
• メジャナセクターにはニュートリノヒッグス場と擬スネイク・ゴールドストーン粒子（pNGB）が含まれ、右巻きフェルミオンの4フェルミオン凝集体を含むグローバルU(1)対称性の自発的破れから生じる。
• pNGBの二光子崩壊は、右巻きニュートリノの大きなメジャナ質量による抑制のためループ過程によって誘導され、LHCの共鳴データと整合する。
• 暗黒物質候補は、$\bar{\nu}_{\mu R}\tau_R\bar{\nu}_{\tau R}\mu_R$ のような安定でゲージシングレットの4フェルミオン凝集体として特定され、弱い相互作用を持ち、安定である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHCで観測された750 GeVの二光子共鳴は、フレーバーに関連するグローバルU(1)対称性の自発的破れから生じる擬スネイク・ゴールドストーン粒子（pNGB）として解釈可能か？
• RQ2 右巻きレプトンおよびクォークの4フェルミオン凝集体は、どのようにして二光子共鳴を説明する複合状態を生成するか？
• RQ3 メジャナボソンセクターは、右巻きニュートリノのフレーバー混合とメジャナ質量を生成する上で果たす役割は何か？
• RQ4 クラッパー代数構造 $C\!\ell_{0,6} \oplus C\!\ell_{T1}$ は、フェルミオンの手型構造を保ちながら、重力とゲージ相互作用をどのように統一するか？
• RQ5 このモデルにおける妥当な暗黒物質候補は何か？また、それらはどのように4フェルミオン凝集体から生じるか？

主な発見

• LHCの750 GeV二光子共鳴は、右巻きレプトンおよびクォークの4フェルミオン凝集体を含む、フレーバーに関連するグローバルU(1)対称性の自発的破れから生じる擬スネイク・ゴールドストーン粒子（pNGB）として提案される。
• この共鳴の二光子崩壊は、右巻きニュートリノの大きなメジャナ質量による抑制のためループ過程によって誘導され、その狭い幅と高い二光子生成率を説明できる。
• メジャナボソンセクター（ニュートリノヒッグスとpNGBを含む）は、フレーバー混合を生成し、右巻きニュートリノのメジャナ質量を自発的対称性の破れによって生成するメカニズムを提供する。
• 安定でゲージシングレットの4フェルミオン凝集体（例：$\bar{\nu}_{\mu R}\tau_R\bar{\nu}_{\tau R}\mu_R$）は、直接のゲージ相互作用を持たないため、主要な暗黒物質候補として特定される。
• スカラーおよび擬スカラーのヒッグス成分を有する電弱セクターは、自発的対称性の破れを通じてフェルミオン質量を生成し、標準模型のヒッグス機構と整合する。
• このモデルのクラッパー代数的基盤は、左巻きおよび右巻きの局所ローレンツ対称性を支持しており、標準模型を超える左-右対称な重力およびゲージ構造の可能性を示唆する。