[论文解读] Holographic Completion of Minimal Neutral Naturalness Model and Deconstruction

Ling-Xiao Xu, Jiang-Hao Yu+1 more|arXiv (Cornell University)|May 30, 2019

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 58被引用 5

一句话总结

本文在扭曲的5维时空中对最小中性自然性模型进行了全息完成，将希格斯粒子实现为一个赝 Nambu-Goldstone 玻色子（PNGB），其希格斯势为有限且通过量子辐射生成。通过仅在紫外膜的唯象有效作用量中引入费米子贡献，自然地实现了真空错位，满足 $ v \ll f $，从而避免了费米子与玻色子部分之间的微调抵消。

ABSTRACT

We previously presented the minimal neutral naturalness model, in which neutral naturalness is realized with the minimal coset and the minimal field content in the color-neutral sector. To fully eliminating the cutoff dependence in the Higgs potential, its ultraviolet completion was laid out. In this work, we investigate in details the holographic realization in warped five-dimensional framework. Using the holographic method, we obtain the effective action on the UV brane and derive the finite Higgs potential, with the Higgs being a pseudo Nambu-Goldstone boson. The Higgs potential is fully radiatively generated and vacuum misalignment is naturally realized through only the fermionic contribution. To illustrate general features of the lowest Kaluza-Klein states, we construct the corresponding deconstructed two-site composite model.

研究动机与目标

• 通过仅使用最小的场内容和共轭结构，将希格斯粒子实现为赝 Nambu-Goldstone 玻色子（PNGB），以解决复合希格斯模型中的层次问题。
• 通过在扭曲的5维框架中构建全息紫外完成，消除希格斯势对截断能量的依赖。
• 通过纯粹的费米子动力学自然实现真空错位（$ v \ll f $），避免费米子与玻色子贡献之间的微调。
• 推导出紫外膜上的有效4维作用量，并构建最低阶Kaluza-Klein态的脱结构两站点模型。
• 提供一个与精确希格斯数据一致的完全辐射生成的希格斯势，其中错位角由费米子贡献动态决定。

提出的方法

• 在具有紫外膜和红外膜的扭曲5维 $ AdS_5 $ 时空中，通过规范对称性自发性全局对称性的破缺实现希格斯粒子为PNGB。
• 通过求解具有体质量与红外膜混合项的5维费米子波函数方程，获得零模波函数，以确定4维有效费米子耦合。
• 利用全息技术推导出紫外膜上的有效作用量，表明希格斯势是有限且通过费米子圈图贡献辐射生成的。
• 利用修正贝塞尔函数计算最轻Kaluza-Klein态的形式因子，并在红外膜上施加边界条件。
• 从5维作用量中提取希格斯势的全息威尔逊系数，得到势能形式 $ V(H) \sim -\gamma \sin^2(\sqrt{H^{ar{\dagger}}H}/f) + \beta \sin^4(\sqrt{H^{ar{\dagger}}H}/f) $。
• 构建一个两站点脱结构模型，以重现最低阶Kaluza-Klein态的谱结构和耦合，与全息结果一致。

实验结果

研究问题

• RQ1 最小中性自然性模型是否能在扭曲的5维时空中实现全息完成，以获得有限的希格斯势？
• RQ2 如何在不依赖费米子与玻色子贡献之间微调的前提下，自然实现真空错位（$ v \ll f $）？
• RQ3 从全息5维作用量导出的有效4维希格斯势的结构是什么？它是如何通过辐射机制生成的？
• RQ4 最低阶Kaluza-Klein态的性质是什么？它们如何被脱结构为一个4维两站点模型？
• RQ5 在全息框架中，费米子贡献在多大程度上独立决定了希格斯势和错位角 $ \xi = v^2/f^2 $？

主要发现

• 在全息5维模型中，希格斯势完全通过辐射生成，不存在二次发散，且由于全息紫外完成而保持有限。
• 通过仅依赖费米子贡献，自然实现了真空错位，且 $ \xi = \gamma / (2\beta) \ll 1 $，与希格斯精确测量数据一致。
• 紫外膜上的有效4维作用量重现了PNGB形式的希格斯势：$ V(H) \sim -\gamma \sin^2(\sqrt{H^\dagger H}/f) + \beta \sin^4(\sqrt{H^\dagger H}/f) $，其中系数 $ \gamma, \beta $ 由费米子圈图决定。
• 最轻Kaluza-Klein态的形式因子通过修正贝塞尔函数 $ I_\alpha $ 和 $ K_\alpha $ 推导得出，并给出了 $ \Pi_L(m), \Pi_R(m), \Pi_{LR}(m) $ 的显式表达式。
• 在红外膜混合项趋于零（$ m \to 0 $）的极限下，形式因子简化为与文献中先前结果一致的表达式，验证了该形式体系的正确性。
• 脱结构的两站点模型成功重现了最低阶态的谱结构和耦合，证实了全息构造的一致性。