[论文解读] F(750), We Miss You as a Bound State of 6 Top and 6 Antitop Quarks, Multiple Point Principle

Holger Frits Bech Nielsen, D. L. Bennett+3 more|arXiv (Cornell University)|May 30, 2017

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 41被引用 4

一句话总结

本文提出，在纯标准模型中，由于顶夸克与反顶夸克之间强Higgs和胶子交换，形成六顶与六反顶夸克的束缚态，其质量通过多重点原理（MPP）稳定在约750 GeV。MPP强制要求能量密度接近零的多个真空中简并，使三种独立方法预测的束缚态质量一致，与2015年LHC观测到的750 GeV双光子过剩（后被证实为统计涨落）相符。

ABSTRACT

We review our speculation, that in the pure Standard Model the exchange of Higgses, including also the ones "eaten by $W^{\pm}$ and Z", and of gluons together make a bound state of 6 top plus 6 anti top quarks bind so strongly that its mass gets down to about 1/3 of the mass of the collective mass 12 $m_t$ of the 12 constituent quarks. The true importance of this speculated bound state is that it makes it possible to uphold, even inside the Standard Mode, our proposal for what is really a new law of nature saying that there are several phases of empty space, vacua, all having very small energy densities (of the order of the present energy density in the universe). The reason suggested for believing in this new law called the "Multiple (Criticality) Point Principle" is, that estimating the mass of the speculated bound state using the "Multiple Point Principle" leads to two consistent mass-values; and they even agree with a crude bag-model like estimate of the mass of this bound state. Very, unfortunately, the statistical fluctuation so popular last year, when interpreted as the digamma resonance F(750), turned out not to be a real resonance, because our estimated bound state mass is just around the mass of 750 GeV.

研究动机与目标

• 解释观测到的750 GeV双光子共振态（后被证实为统计涨落）为纯标准模型中六顶与六反顶夸克的束缚态。
• 确立多重点原理（MPP）作为自然的新定律，主张存在多个能量密度接近零的真空中简并。
• 证明基于MPP的质量预测与6t+6t̄束缚态质量的粗略袋模型估算之间的一致性。
• 探讨凝聚态真空中暗物质、超新星爆发及宇宙学常数的影响。

提出的方法

• 将多重点原理（MPP）应用于当前真空中、高Higgs场真空中，以及一个假设的凝聚态真空中，后者包含强束缚的6t+6t̄态。
• 利用跑动的归一化群方程（RGEs）将顶夸克-汤川耦合从普朗克尺度（10^18 GeV）演化至弱尺度，同时施加MPP条件。
• 通过三种独立方法估算束缚态质量：基于MPP的真空中简并、顶夸克-汤川耦合的RGE演化，以及粗略袋模型近似。
• 假设凝聚态真空中存在6t+6t̄束缚态的平滑分布，其相变表面可作为暗物质候选者。
• 利用Higgs质量使当前真空中接近亚稳态边界这一条件，约束MPP条件。
• 对6t+6t̄束缚态衰变为γγ、ZZ和tt̄末态进行建模，其中γγ和ZZ衰变可能被实验观测到。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否在不引入新物理的前提下，通过标准模型中六顶与六反顶夸克的强束缚态来解释750 GeV双光子共振态（后被证实为统计涨落）？
• RQ2 多重点原理（MPP）是否提供了一种一致机制，用于预测6t+6t̄束缚态的质量？
• RQ3 Higgs与胶子交换在将六顶与六反顶夸克束缚成质量显著低于12mt的束缚态中起何作用？
• RQ4 MPP条件如何导致弱尺度比普朗克尺度小得多的指数级关系？
• RQ5 由6t+6t̄束缚态构成的凝聚态真空中，是否可作为暗物质的可行模型，并解释超新星爆发与中微子爆发时间等天体物理现象？

主要发现

• 通过三种基于多重点原理（MPP）的独立方法，预测6t+6t̄束缚态质量约为750 GeV，与观测到的双光子共振峰一致。
• 为使MPP成立，估算出的顶夸克-汤川耦合为1.02 ± 14%，与实验值0.935一致。
• MPP条件导致弱尺度比普朗克尺度小得多的指数级关系，为通过动力学微调机制解决层次问题提供了机制。
• Higgs质量使当前真空中接近亚稳态边界，而6t+6t̄束缚态的修正项可稳定此条件。
• 由6t+6t̄束缚态构成的凝聚态真空中，可建模为具有过渡表面的暗物质珠子，可能解释暗物质与普通物质约6:1的比例。
• 预测6t+6t̄束缚态衰变为γγ与ZZ的分支比相近，但主要衰变为tt̄，实验观测可能较困难。