[论文解读] Large top mixing from extra dimensions

F. del Águila, José Santiago|ArXiv.org|Nov 10, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 5

一句话总结

本文研究了在额外维度的Randall-Sundrum模型中顶夸克的混合，采用有效拉格朗日量方法计算来自Kaluza-Klein费米子激发态的修正。研究发现，由于非普遍性导致的顶夸克耦合偏离标准模型的程度最多为4%，当五维Yukawa耦合与AdS₅曲率尺度的乘积≤10时可实现。

ABSTRACT

Fermion mixing is conveniently described using the effective Lagrangian formalism. We apply this approach to study top mixing in models with an infinite tower of Kaluza-Klein fermion excitations. In the Randall-Sundrum background with a boundary Higgs and phenomenologically viable values of the model parameters, the only effect eventually observable is the loss of universality of the top couplings. Their deviation from the SM predictions can be up to 4 % if the five-dimensional Yukawa couplings times the AdS_5 curvature scale are < 10.

研究动机与目标

• 研究在Randall-Sundrum背景中具有无限Kaluza-Klein费米子激发态的模型中顶夸克的混合。
• 评估在额外维度背景下顶夸克耦合偏离的物理解释可行性。
• 在现实模型约束下，确定顶夸克与Z和W玻色子耦合的最大可观测偏离。
• 评估未来对撞机检测此类偏离的能力，特别是对Ztt和Wtb耦合的检测能力。
• 确立唯一可观测效应是顶夸克耦合对标准模型普遍性的偏离，而非新的味改变中性流。

提出的方法

• 应用有效拉格朗日量形式化描述电弱尺度以上标准模型之外的费米子混合。
• 使用维度6算符在电弱对称性破缺后计算顶夸克耦合的修正。
• 将Randall-Sundrum情景建模为边界Higgs与无限Kaluza-Klein费米子模式塔。
• 利用零模式波函数重叠和Kaluza-Klein质量谱计算对$X^{L}_{tt}$、$X^{R}_{tt}$和$W^{L}_{tb}$的修正。
• 施加来自电弱精确测量数据和LHC对奇异夸克耦合的限制以缩小参数空间。
• 通过与观测到的费米子质量及CKM矩阵匹配来固定旋转矩阵，确保与实验数据的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在具有额外维度的Randall-Sundrum模型中，顶夸克与Z和W玻色子耦合的最大可能偏离是多少？
• RQ2 Kaluza-Klein费米子激发态如何影响该框架中顶夸克耦合的普遍性？
• RQ3 来自电弱精确可观测量和对撞机数据的约束如何限制顶夸克混合效应的大小？
• RQ4 未来对撞机如LHC或TESLA能否探测到这些偏离，以及其精度如何？
• RQ5 在五维Yukawa耦合的何种条件下，可观测偏离可出现而不违反现有物理解释约束？

主要发现

• 在具有边界Higgs的Randall-Sundrum模型中，唯一可观测效应是顶夸克与Z和W玻色子耦合对标准模型普遍性的偏离。
• 对$Z\bar{t}t$耦合的最大修正约为4%，而$W\bar{t}b$耦合的修正最高可达2%。
• 这些偏离仅在五维Yukawa耦合与AdS₅曲率尺度的乘积≤10时可实现。
• $X^{L}_{tt}$耦合降低至0.9608，$X^{R}_{tt}$被抑制至0.0013，表明存在显著的非普遍性。
• $W^{L}_{tb}$混合矩阵元为0.9752，与标准模型预期一致，但受KK模式影响有微小修正。
• 在TESLA上进行的精密测量可实现2%的精度来确定$Z\bar{t}t$耦合，使得此类偏离可被探测。