[论文解读] How Big Can Anomalous W Couplings Be?

C. P. Burgess, Mariana Frank+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 7, 1993

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 13被引用 5

一句话总结

本文研究了在通用可重整化新物理模型中，异常W玻色子耦合可能达到的最大尺寸，计算了CP破坏自耦合的一圈贡献。研究发现，当新粒子处于弱能标时，此类耦合可达到百分之几，挑战了传统认为其上限约为1%的观念，并识别出反映底层物理机制的稳健模式，对通过强子对撞机中的异常规范耦合探测新物理具有启示意义。

ABSTRACT

Conventional wisdom has it that anomalous gauge-boson self-couplings can be at most a percent or so in size. We test this wisdom by computing these couplings at one loop in a generic renormalizable model of new physics. (For technical reasons we consider the CP-violating couplings here, but our results apply more generally.) By surveying the parameter space we find that the largest couplings (several percent) are obtained when the new particles are at the weak scale. For heavy new physics we compare our findings with expectations based on an effective-lagrangian analysis. We find general patterns of induced couplings which robustly reflect the nature of the underlying physics. We build representative models for which the new physics could be first detected in the anomalous gauge couplings.

研究动机与目标

• 检验传统观点，即异常W玻色子耦合的大小被限制在约1%以内。
• 探索在一般可重整化新物理模型中，异常W自耦合可能达到的最大值。
• 识别这些耦合在何种条件下被最大化，特别是当新粒子处于弱能标时。
• 将一圈结果与重新物理的唯象拉格朗日量预测进行比较。
• 构建代表性模型，其中新物理可能首先通过异常规范耦合被探测到。

提出的方法

• 在包含新重粒子的通用可重整化理论中，计算CP破坏性W规范玻色子自耦合的一圈贡献。
• 系统性地扫描参数空间，以识别使异常耦合最大化的配置。
• 将全量子场论计算结果与重新物理的唯象拉格朗日量方法预测进行比较。
• 利用圈诱导耦合的结构，推断底层新物理的本质。
• 更正了方程(39)及其相关图(9)中的错误，但未改变正文或结论。
• 将结果应用于构建在对撞机中异常耦合可能成为新物理首个可观测信号的物理上可行的模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 在一般可重整化新物理模型中，异常W玻色子自耦合的最大尺寸是多少？
• RQ2 在全量子场论框架下，圈修正结果与重新物理的有效场论预期相比如何？
• RQ3 在何种条件下——特别是新粒子质量与耦合常数的条件下——异常W耦合被最大化？
• RQ4 诱导出的异常耦合的结构能否揭示底层新物理的信息？
• RQ5 在哪些模型中，异常W耦合可能成为新物理的首个实验信号？

主要发现

• 当新粒子处于弱能标时，异常W耦合的大小可达到百分之几，显著超过传统的约1%上限。
• 最大耦合出现在新物理较轻的模型中，特别是弱能标附近，这是由于圈贡献增强所致。
• 对于重新物理，一圈结果与有效场论预测一致，验证了低能近似的有效性。
• 诱导出的异常耦合的模式稳健地反映了底层新物理的量子数与结构。
• 构建了代表性模型，其中异常规范耦合将成为对撞机中探测新物理的首个可观测信号。
• 更正了方程(39)及其相关图(9)中的错误，但主要结论保持不变。