[论文解读] Radiative Corrections In An Ultraviolet Complete Electroweak Model Without A Higgs Particle

J. W. Moffat|arXiv (Cornell University)|Mar 4, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 8被引用 6

一句话总结

该论文提出了一种无需希格斯粒子的紫外完备电弱模型，其中规范对称性自发性自发性地通过非局域算符实现。在一圈阶计算了ρ参数的辐射修正，得出ρ ≈ 1.01（来自顶夸克贡献），当Λ_W ≤ 1–2 TeV时与实验数据一致，表明无希格斯模型可在无层次问题且超出TeV尺度的新物理缺失的情况下重现电弱精确数据。

ABSTRACT

The one-loop radiative correction in an ultraviolet (UV) complete electroweak (EW) model without a Higgs particle is calculated. The $ρ$ parameter determining the ratio of the charged to neutral currents is derived for the dominant top quark contribution with the result $ρ\sim 1.01$. This result is compared to the radiative correction to $ρ$ in the standard EW model with a Higgs particle. For the favored light Higgs particle mass from global fits to EW data: $114.4\,{ m GeV} \leq m_H\leq 135\, { m GeV}$, the Higgs contribution up to three loops is negligible and the Higgless model is consistent with EW data for the energy scale $Λ_W\lesssim 1-2$ TeV.

研究动机与目标

• 开发一种无希格斯粒子的紫外完备电弱理论，避免层次问题。
• 计算无希格斯模型中通过动力对称性自发破缺机制的ρ参数一圈辐射修正。
• 检验无希格斯模型在能量尺度高达1–2 TeV时是否仍与电弱精确数据一致，特别是ρ参数。
• 将无希格斯模型中的辐射修正与标准模型中的修正进行比较，尤其关注顶夸克与希格斯粒子的贡献。
• 评估强耦合的重希格斯粒子是否可模拟一圈阶希格斯效应，并评估此类情景的可行性。

提出的方法

• 该模型使用非局域全函数算符E(□/2Λ_W²)来修改规范耦合常数，确保紫外有限性并实现动力对称性自发破缺。
• 通过拉格朗日量中的显式质量项引入费米子和规范玻色子质量，从而在无希格斯机制下破缺SU(2)_L × U(1)_Y对称性。
• 在有限量子场论框架下，利用顶夸克贡献的自能图，在一圈阶计算ρ参数。
• 引入运行耦合常数g(s)、g′(s)和e(s)，以抑制高能区（s > 1–2 TeV）的幺正性破坏。
• 该模型采用路径积分形式化，其测度在量子圈图层级上与对称性破缺相容。
• 计算至三圈阶的希格斯粒子对Δρ的贡献，并与标准模型中顶夸克的两圈修正比较，以评估其相对大小。

实验结果

研究问题

• RQ1 无希格斯电弱模型通过动力对称性自发破缺，能否在实验精度范围内重现观测到的ρ参数值？
• RQ2 在包含顶夸克贡献的无希格斯模型中，ρ参数的一圈辐射修正量级是多少？
• RQ3 在标准模型中，希格斯粒子对Δρ的贡献与顶夸克两圈修正相比如何？
• RQ4 强耦合的重希格斯粒子是否可模拟轻希格斯玻色子的一圈效应？
• RQ5 该无希格斯模型在能量尺度高达1–2 TeV时是否保持幺正性并符合电弱精确数据？

主要发现

• 无希格斯模型中ρ参数的一圈辐射修正结果为ρ ≈ 1.01，与实验约束一致。
• 对于处于优选范围（114.4–135 GeV）的希格斯粒子质量，其对Δρ的贡献可忽略不计，Δρ_H^(1) ≈ 5.015×10⁻⁴（当m_H = 125 GeV时）。
• 顶夸克两圈修正（Δρ_t^(2) ≈ -4.599×10⁻³）比一圈阶希格斯修正大一个数量级，使得希格斯效应在精确测量中处于次要地位。
• 随着希格斯粒子质量增加，三圈阶希格斯修正增大，且不会抵消一圈贡献，从而排除了强耦合作为模拟轻希格斯效应机制的可能性。
• 由于运行耦合常数抑制了散射振幅中s/M_W²的增长，该模型在高能区（s > 1–2 TeV）保持幺正性。
• 该无希格斯模型避免了层次问题，且无需在LHC尺度引入新物理来解决该问题，向量玻色子 sector 中无Landau极点。