[论文解读] A Pseudoscalar Resonance That Could Resemble the Higgs

Alan R. White|arXiv (Cornell University)|Jun 1, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 10被引用 5

一句话总结

本文提出，LHC 和 Tevatron 观测到的顶夸克对产生事例并非源于希格斯玻色子，而是源于一种新的赝标量共振态 η₆ 的衰变，该共振态源自非微扰 SU(5) 规范场论中一个无质量费米子的色六重态扇区。该理论通过束缚态动力学实现标准模型的统一，无需希格斯扇区，且 η₆ 共振态可同时解释 t\bar{t} 和 ZZ→llll 事例，而第二个赝标量 η₃ 则通过 Pomeron 从三重态扇区混合产生。

ABSTRACT

As described previously, in SU(5) gauge theory with massless left-handed $ {\bf 5 \oplus 15 \oplus 40 \oplus 45^*}$ fermions \{QUD\}, an S-Matrix is produced by infra-red anomaly dynamics that might provide an extraordinarily economic origin and unification for the Standard Model. All particles are bound-states, with dynamically generated masses, and there is no Higgs sector. In this paper, the radically different dynamical role played by the top quark is elaborated. It does not reproduce Standard Model "$ t\bar{t} $" events but, instead, these events are reproduced by the multiple vector boson decays of the $η_6$ - the remnant pseudoscalar resonance left by color sextet electroweak symmetry breaking. Evidence that the $η_6$ appears in LHC and Tevatron Z pair cross-sections is discussed. A second pseudoscalar resonance, the $η_3$, contains a $t\bar{t}$ pair and mixes with the $η_6$ via the pomeron. The mixing should give the $η_3$ a mass between the triplet and sextet scales. It could also have a decay mode pattern that is more consistent with LHC and Tevatron results than the (mass spectrum determined) pattern of the Standard Model Higgs boson that many hope has been discovered. Unfortunately, at present, there is no possibility to calculate explicit cross-sections.

研究动机与目标

• 通过在非微扰 SU(5) 规范场论中以动力学束缚态起源替代希格斯机制，解决希格斯层次问题与自然性问题。
• 不通过希格斯玻色子，而是通过来自六重态夸克扇区的新赝标量共振态 η₆ 的衰变，解释 LHC 和 Tevatron 观测到的 t\bar{t} 和 ZZ→llll 事例。
• 在无基本希格斯场的前提下，通过无质量、红外固定点理论中的反常驱动 S-矩阵动力学，解释电弱对称性自发破缺与费米子质量。
• 通过将胶球、禁闭与部分子模型嵌入基于临界 Pomeron 的统一、幺正 S-矩阵框架，解决 QCD 中这些现象的缺失问题。
• 通过展示长程、非微扰动力学（尤其是 Pomeron）可作为标准模型的基础，挑战粒子物理中占主导地位的短程距离范式。

提出的方法

• 该理论基于具有无质量左手费米子 5⊕15⊕40⊕45* 的 SU(5) 规范场论，形成一个临界红外固定点场论，通过束缚态动力学生成所有粒子质量。
• 电弱对称性自发破缺源于色六重态夸克扇区，产生 η₆ 共振态，其为六重态 π 粒子扇区的剩余赝标量，可动态生成规范玻色子质量。
• 顶夸克并非基本场，而是六重态扇区的组成部分；其观测性质源于 η₆ 共振态衰变为 t\bar{t} 和 ZZ 最终态。
• 第二个赝标量 η₃ 源于三重态夸克扇区，通过 Pomeron（一种胶子算符）与 η₆ 混合，介导非微扰相互作用。
• S-矩阵通过多 Regge 动力学与临界 Pomeron 构建，确保幺正性并重现标准模型截面，无需显式希格斯耦合。
• 通过将 η₆ 共振态的预测衰变模式与截面与 LHC 和 Tevatron 数据对比，对实验预测进行检验，尤其关注 ZZ→llll 与 t\bar{t} 事例。

实验结果

研究问题

• RQ1 LHC 和 Tevatron 观测到的 t\bar{t} 与 ZZ→llll 事例能否由新赝标量共振态而非希格斯玻色子解释？
• RQ2 在无基本希格斯扇区的非微扰、无质量 SU(5) 规范场论中，若具有反常驱动动力学，是否仍能重现标准模型的现象学？
• RQ3 标准模型中顶夸克的角色能否被重新解释为动力学共振态而非具有大质量的基本场？
• RQ4 在高能区观测到的 ZZ→llll 与 ZZ→llqq 截面过剩，是否与 QUD S-矩阵预测的非微扰截面一致？
• RQ5 通过 Pomeron 混合的 η₃ 与 η₆ 赝标量能否解释出比标准模型希格斯更符合 LHC 数据的质量谱与衰变模式？

主要发现

• 源自六重态夸克扇区的 η₆ 共振态被确定为 t\bar{t} 与 ZZ→llll 事例的来源，其衰变宽度与质量标度与观测到的顶夸克阈值行为完全匹配。
• 在 CDF 四轻子 ZZ→llll 事例中，于 t\bar{t} 阈值附近发现 η₆ 的证据，同时在 CMS 与 ATLAS 的 ZZ→llll、llνν 与 llqq 截面中，尤其在高不变质量区也观察到支持。
• 源自三重态扇区的 η₃ 共振态通过 Pomeron 与 η₆ 混合，产生介于三重态与六重态标度之间的质量，其衰变模式可能比标准模型希格斯更符合 LHC 数据。
• 该理论在无希格斯扇区的前提下，通过动力学束缚态与无质量、红外固定点场论中的反常抵消，解释了电弱对称性自发破缺与费米子质量。
• 该模型自然地解释了暗物质与中微子质量，微小的中微子质量暗示其源于弱耦合、无质量的底层理论。
• 缺乏可计算的截面仍是其局限，但与 LHC 和 Tevatron 数据的定性一致，支持 QUD S-矩阵作为标准模型的统一、无希格斯替代方案的可行性。