[論文レビュー] Forward-backward asymmetry on Z resonance in SO(5) x U(1) gauge-Higgs unification

Nobuhiro Uekusa|arXiv (Cornell University)|Dec 7, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 18被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、ランディン・サンズの歪んだ時空におけるSO(5)×U(1)ゲージ・ヒッグス統一模型において、Z共鳴における前向き・後向き非対称性（A_FB）を調査している。A_FB^b = 0.09952およびA_FB^c = 0.07073という木レベルの予測は、実験データと非常に良好に一致しており、この模型が電弱精度を向上させた標準模型の代替案として有効である可能性を示唆している。

ABSTRACT

We find that the tree-level predictions of the forward-backward production asymmetries on the Z resonance for b and c quarks, A_FB, in an SO(5) x U(1) gauge-Higgs unification model are markedly close to the central values of the Particle Data Group data unlike the standard model. The decay width of Z boson is evaluated and the S and T parameters are discussed.

研究の動機と目的

• SO(5)×U(1)ゲージ・ヒッグス統一模型におけるZ共鳴における前向き・後向き非対称性（A_FB）を評価すること。
• この模型のA_FBに対する木レベルの予測が、標準模型よりも実験データとどれほどよく一致するかを検証すること。
• Zボソンの崩壊幅およびS/Tパラメータを含む電弱精度観測量との整合性を評価すること。
• フェルミオン質量定義（極値質量対m_Zでの走行質量）の違いがA_FB予測に与える感受性を検討すること。
• 非可逆な高次元フレームワークにおいて、1ループ量子補正がSおよびTパラメータに与える影響を分析すること。

提案手法

• 模型は、SO(5)×U(1)ゲージ対称性を持つ5次元のランディン・サンズ時空に基づく。ヒッグス粒子は、余剰次元ゲージ場のウィルソン線積分位相から生じる。
• フェルミオンとZボソンのカップリングは、第5次元における波動関数のプロファイルとSO(5)表現から導かれる。これにより、標準模型とは異なるカップリングが得られる。
• 前向き・後向き非対称性A_FBは、有効Z-フェルミオンカップリングを用いて計算され、ベクトルおよびアキシャルベクトルカレントの寄与が含まれる。
• SおよびTパラメータの1ループ量子補正は、次元正則化および質量を有するゲージボソンとヒッグスボソンを含む明示的なループ積分を用いて評価された。
• Zボソンの崩壊幅は、フェルミオン対への全分岐比を用いて、修正されたカップリングから計算された。
• 数値的結果は、文献からの入力パラメータを用い、極値質量対走行質量の両方に対する感受性をテストした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SO(5)×U(1)ゲージ・ヒッグス統一模型は、Z共鳴におけるbクォークの前向き・後向き非対称性を、標準模型よりも実験値にうまく一致させる予測を出すのか？
• RQ2 SO(5)×U(1)模型におけるA_FBの木レベル予測は、bおよびcクォークの両方について実験データとどのように一致するか？
• RQ3 この高次元ゲージ・ヒッグス統一模型におけるSおよびTパラメータへの1ループ寄与は何か？
• RQ4 A_FBの予測は、フェルミオン質量定義（極値質量対m_Zでの走行質量）の選択にどれほど感受性を示すか？
• RQ5 この模型におけるZボソンの崩壊幅は、実験測定値と整合性があるか？

主な発見

• bクォークの木レベル予測であるA_FB^b = 0.09952は、粒子データグループの実験値0.0992 ± 0.0016と非常に良好に一致している。
• A_FB^c = 0.07073という予測値も、実験値0.0707 ± 0.0035と密接に一致している。
• A_FBの予測は、極値質量とm_Zスケールでの走行質量の間の変動に対しても安定しており、フェルミオン質量定義の変更に対して感受性が低いことが示された。
• 模型は、有効ポテンシャルの最小値においてヒッグス粒子がゲージボソンとカップリングするのを抑制する予測をしており、cos(θ_H)によって抑制される。このため、安定なヒッグスがダークマター候補となり得る可能性がある。
• SおよびTパラメータへの1ループ寄与は評価された。m_h = 117 GeVの場合、S_h + S_g = -0.02666およびT_h + T_g = 0.07076であり、合計のSおよびT値は1ループにおいて標準模型に非常に近い。
• トップクォークおよびヒッグス/ゲージボソンのループを含む合計SおよびTパラメータは、実験的制約と整合しており、m_h = 117 GeVの場合、S ≈ 0.2476およびT ≈ 1.2561であった。これは、この模型が電弱精度テストにおいて妥当であることを示している。