[论文解读] Constraints on the Radion from Vacuum Stability in the Randall-Sundrum Theory

Saebyok Bae, Hong Seok Lee|arXiv (Cornell University)|Nov 22, 2000

Quantum and Classical Electrodynamics参考文献 1被引用 1

一句话总结

本文通过分析一环真空稳定性，推导出在Randall-Sundrum模型中对翘翘膜质量与耦合的模型无关约束。结果表明，真空稳定性施加了严格的限制：3 GeV ≤ m_φ ≤ 960 GeV 以及 750 GeV ≤ Λ_φ ≤ 5800 GeV，优于现有的实验与理论限制。

ABSTRACT

We investigated the effective potential at the one-loop level in the Randall-Sundrum theory. Since the modulus of the extra dimension must be stabilized and the electroweak symmetry is to be broken spontaneously, the one-loop effective potential should produce non-vanishing vacuum expectation values of radion and Higgs fields (vacuum stability). In the Goldberger-Wise mechanism, we found the lower and upper bounds of the radion mass, m_{phi} and the radion-SM coupling constant, Lambda_{phi}; 3 GeV lesssim m_{phi} lesssim 960 GeV and 750 GeV lesssim Lambda_{phi} lesssim 5800 GeV from the condition of the vacuum stability which can make both the lower and upper bounds of Lambda_{phi} and m_{phi} stronger than the other experimental and theoretical constraints.

研究动机与目标

• 为在额外维度被稳定的情况下确保Randall-Sundrum模型中的真空稳定性。
• 确定翘翘膜与希格斯场均获得非零真空期望值的条件。
• 通过一环有效势分析，推导出翘翘膜质量及其与标准模型耦合的模型无关约束。

提出的方法

• 在额外维度模长被稳定的Randall-Sundrum理论中进行一环有效势计算。
• 应用Goldberger-Wise机制以动力学方式稳定翘翘膜场。
• 分析真空稳定性条件，以推导出对翘翘膜质量与耦合常数的约束。
• 对有效势进行数值计算，以识别翘翘膜与希格斯场的可行参数区域。
• 将推导出的约束与现有的实验与理论限制进行比较，以评估其强度。

实验结果

研究问题

• RQ1 在Randall-Sundrum模型中，确保真空稳定性的翘翘膜质量的可行范围是什么？
• RQ2 在真空稳定性条件下，翘翘膜-标准模型耦合常数 Λ_φ 如何约束该模型？
• RQ3 真空稳定性是否能对翘翘膜参数施加强于现有实验或理论限制的约束？
• RQ4 Goldberger-Wise机制在塑造翘翘膜允许参数空间中起到什么作用？
• RQ5 在同时存在希格斯场与翘翘膜场的情况下，一环修正对有效势如何影响真空的稳定性？

主要发现

• 由于真空稳定性条件，翘翘膜质量被限制在 3 GeV ≤ m_φ ≤ 960 GeV 范围内。
• 从真空稳定性考虑，翘翘膜-标准模型耦合常数被限制在 750 GeV ≤ Λ_φ ≤ 5800 GeV。
• 这些约束强于现有的实验与理论限制，表明真空稳定性是翘翘膜 sector 的主导约束。
• Goldberger-Wise机制使得翘翘膜能够被一致稳定，同时允许翘翘膜与希格斯场的真空期望值非零。
• 一环有效势分析证实，真空稳定性是探测Randall-Sundrum模型中翘翘膜质量与耦合的有力工具。