[論文レビュー] F(750), We Miss You as a Bound State of 6 Top and 6 Antitop Quarks, Multiple Point Principle

Holger Frits Bech Nielsen, D. L. Bennett+3 more|arXiv (Cornell University)|May 30, 2017

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 41被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、強いヒッグスおよびグルーオンの交換によって、純粋な標準模型内に6つのトップおよび6つの反トップクォークの束縛状態が形成され、多重点原理（MPP）によってその質量が約750 GeVに安定化されることを提案する。MPPは、エネルギー密度がほぼゼロの真空の縮重を強制し、3つの独立した手法による束縛状態質量の予測が一貫しており、2015年のLHCの二光子過剰（後に統計的ゆらぎであることが判明）と一致する。

ABSTRACT

We review our speculation, that in the pure Standard Model the exchange of Higgses, including also the ones "eaten by $W^{\pm}$ and Z", and of gluons together make a bound state of 6 top plus 6 anti top quarks bind so strongly that its mass gets down to about 1/3 of the mass of the collective mass 12 $m_t$ of the 12 constituent quarks. The true importance of this speculated bound state is that it makes it possible to uphold, even inside the Standard Mode, our proposal for what is really a new law of nature saying that there are several phases of empty space, vacua, all having very small energy densities (of the order of the present energy density in the universe). The reason suggested for believing in this new law called the "Multiple (Criticality) Point Principle" is, that estimating the mass of the speculated bound state using the "Multiple Point Principle" leads to two consistent mass-values; and they even agree with a crude bag-model like estimate of the mass of this bound state. Very, unfortunately, the statistical fluctuation so popular last year, when interpreted as the digamma resonance F(750), turned out not to be a real resonance, because our estimated bound state mass is just around the mass of 750 GeV.

研究の動機と目的

• 観測された750 GeVの二光子共鳴（後に統計的ゆらぎであることが判明）を、純粋な標準模型内に存在する6つのトップおよび6つの反トップクォークの束縛状態として説明すること。
• 多重点原理（MPP）を自然の新たな法則として確立し、エネルギー密度がほぼゼロの複数の真空の存在を主張すること。
• MPPに基づく質量予測と、6t+6t̄束縛状態質量の粗いバッグモデル推定との一貫性を示すこと。
• 凝集状態真空がダークマター、超新星爆発、および宇宙定数に与える影響を検討すること。

提案手法

• 現在の真空、高ヒッグス場の真空、および強く束縛された6t+6t̄状態を有する仮説的な凝集状態真空の間で、MPPを適用して縮重を強制する。
• 位相空間のプランクスケール（10^18 GeV）から弱スケールへのトップヤコビの結合定数のRGEによる発展を用い、MPPの条件を満たすようにする。
• 3つの独立したアプローチにより束縛状態質量を推定する：MPPに基づく真空の縮重、トップヤコビ結合定数のRGEの発展、および粗いバッグモデル近似。
• 凝集状態真空が滑らかな6t+6t̄束縛状態の分布を含み、遷移面がダークマター候補であると仮定する。
• ヒッグス質量が現在の真空を準安定性の境界に近い位置に置くという事実を用い、MPP条件を制約する。
• 6t+6t̄束縛状態がγγ、ZZ、およびtt̄最終状態に崩壊するモデルを構築し、γγおよびZZ崩壊が実験的に観測可能である可能性を検討する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2015年に観測された750 GeVの二光子共鳴（後に統計的ゆらぎであることが判明）を、純粋な標準模型内に存在する6つのトップおよび6つの反トップクォークの強い束縛状態として説明できるか？
• RQ2 多重点原理（MPP）は、新物理を必要とせず、6t+6t̄束縛状態の質量を一貫して予測するメカニズムを提供するか？
• RQ3 ヒッグスおよびグルーオンの交換が、質量が12mtよりも著しく小さい状態に6つのトップおよび6つの反トップクォークを束縛する役割を果たすか？
• RQ4 MPP条件は、弱スケールがプランクスケールよりも指数的に小さいことの説明にどのように寄与するか？
• RQ5 6t+6t̄束縛状態からなる凝集状態真空は、ダークマターの妥当なモデルとして機能し、超新星爆発やニュートリノバーストのタイミングといった天体物理学的現象を説明できるか？

主な発見

• MPPに基づく3つの独立した手法により、6t+6t̄束縛状態の質量が約750 GeVと予測され、観測された二光子共鳴ピークと一致する。
• MPPを満たすために必要なトップヤコビ結合定数は1.02 ± 14%と推定され、実験値の0.935と整合的である。
• MPP条件により、弱スケールがプランクスケールよりも指数的に小さくなることが示され、動的微調整メカニズムを介して階層問題を解決するメカニズムが提供される。
• ヒッグス質量は、現在の真空が準安定性の境界に近い位置にあることを示し、6t+6t̄束縛状態の補正を含めることで、この状態が安定化される。
• 6t+6t̄束縛状態からなる凝集状態真空は、ダークマターの「真珠」のようにモデル化可能であり、遷移面が存在し、ダークマターと通常物質の比が6:1であることを説明可能である可能性がある。
• 6t+6t̄束縛状態は、γγおよびZZへの崩壊が同等の分支比を示すと予測されるが、主にtt̄への崩壊が支配的であるため、実験的に観測することは困難である可能性がある。