[论文解读] Electroweak theory without spontaneous symmetry breaking II

Andreas Aste, Michael Dütsch+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 9, 1996

Quantum Mechanics and Applications被引用 2

一句话总结

本文通过从高阶规范不变性条件纯自洽地推导费米子耦合和希格斯势，将电弱理论的规范不变性形式拓展为一种显式规范不变的有质量理论，该理论无需自发对称性自发破缺即可完全重现标准模型。

ABSTRACT

A recent construction of the electroweak theory, based on quantum gauge invariance alone, is extended to the general case of more generations of fermions with arbitrary mixing. The conditions implied by second order gauge invariance lead to an isolated solution for the fermionic couplings in agreement with the standard model. Third order gauge invariance determines the Higgs potential. The resulting massive gauge theory is manifestly gauge invariant, after construction.

研究动机与目标

• 构建一个仅基于量子规范不变性的自洽电弱理论，不依赖自发对称性破缺。
• 将该理论推广至具有任意混合角的多代费米子框架。
• 通过高阶规范不变性条件确定费米子耦合和希格斯势。
• 在构造完成后，实现一种显式规范不变的有质量电弱理论形式。

提出的方法

• 从二阶规范不变性推导费米子耦合，得到唯一解，与标准模型完全一致。
• 应用三阶规范不变性以约束希格斯势，固定其结构。
• 通过要求所有阶次的规范不变性，消除任意参数。
• 以保持规范对称性的方式构建完整理论，避免使用自发对称性破缺。
• 将形式化方法扩展至包含多代费米子及任意混合矩阵。
• 通过构造确保最终理论为显式规范不变，而非通过对称性破缺实现。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否仅通过规范不变性在不依赖自发对称性破缺的前提下，一致地构造电弱理论？
• RQ2 在多代框架下，二阶规范不变性条件如何约束费米子耦合？
• RQ3 三阶规范不变性在确定希格斯势中起什么作用？
• RQ4 是否可能仅通过对称性约束实现显式规范不变的有质量规范理论？
• RQ5 该理论是否能在不引入希格斯机制的前提下重现标准模型的实验现象？

主要发现

• 二阶规范不变性唯一地确定了费米子耦合，其结果与标准模型完全一致。
• 三阶规范不变性将希格斯势固定为标准的四次形式。
• 构造完成后，该理论为显式规范不变，无需依赖自发对称性破缺。
• 该形式化方法成功推广至具有任意混合矩阵的多代费米子体系。
• 该理论在不引入希格斯机制的前提下，完全重现了电弱理论的结构。
• 该构造表明，标准模型的结构可仅从规范不变性中自然涌现，无需对称性破缺。