[论文解读] The Composite Twin Higgs scenario

Riccardo Barbieri, Davide Greco+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 30, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 13被引用 7

一句话总结

本文提出了一种复合孪生希格斯模型，其中希格斯势受到全局对称性和选择规则的保护，避免了微调。通过不规范化的孪生超荷，并仅通过复合 sector 破坏孪生对称性，该模型避免了无质量的孪生光子，同时通过 SO(8)/SO(7) 模式下的自发对称性自发破缺保留了孪生希格斯机制，产生 7 个戈尔斯坦玻色子，其中一个是标准模型希格斯 boson。

ABSTRACT

Based on an explicit model, we propose and discuss the generic features of a possible implementation of the Twin Higgs program in the context of composite Higgs models. We find that the Twin Higgs quadratic divergence cancellation argument can be uplifted to a genuine protection of the Higgs potential, based on symmetries and selection rules, but only under certain conditions which are not fulfilled in some of the existing models. We also find that a viable scenario, not plagued by a massless Twin Photon, can be obtained by not gauging the Twin Hypercharge and taking this as the only source of Twin Symmetry breaking at a very high scale.

研究动机与目标

• 在复合希格斯框架中实现孪生希格斯机制，确保自然性且无需微调。
• 解决许多孪生希格斯模型中普遍存在的无质量孪生光子问题。
• 建立基于对称性的希格斯势保护机制，超越单纯的二次发散抵消。
• 构建一个可行的模型，其中标准模型希格斯 boson 作为来自 SO(8) 全局对称性在 TeV 能标下自发破缺为 SO(7) 的复合 sector 中的伪戈尔斯坦玻色子产生。

提出的方法

• 实现一个具有全局 SO(8) 对称性群的复合希格斯模型，该对称性在 TeV 能标下自发破缺为 SO(7)，产生 7 个戈尔斯坦玻色子。
• 仅规范化标准模型电弱群 SU(2)L × U(1)Y 和来自 SO(8) 生成元的孪生 SU(2)L 群，而使孪生超荷保持未规范化的状态。
• 利用 SO(8) 结构将标准模型和孪生 sector 嵌入其中，其中希格斯双态从变换为 SO(4) ⊂ SO(7) 的 4 个戈尔斯坦玻色子中产生。
• 引入变换为 SO(8) 基本表示的重费米子多重态，同时在标准模型和孪生规范群下变换，通过 Z2 和非线性 SO(7) 旋转实现显式的孪生对称性。
• 确保孪生对称性破缺的唯一来源是复合 sector 的动力学，而非规范相互作用，从而避免无质量的孪生光子。
• 采用弱耦合的初等/复合相互作用的微扰处理方法，分析对称性破缺对红外谱的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以在一个真正基于对称性的希格斯势保护机制下，将孪生希格斯机制一致地嵌入复合希格斯模型中？
• RQ2 在何种条件下，孪生希格斯机制中的二次发散抵消可升级为稳健的对称性与选择规则保护？
• RQ3 是否可能在保留孪生希格斯机制的前提下，避免出现无质量的孪生光子？
• RQ4 SO(8)/SO(7) 模式结构以及特定子群的规范化如何影响客制保护和 T 参数约束？
• RQ5 混合电荷费米子态在介导标准模型与孪生 sector 之间相互作用中扮演何种角色？

主要发现

• 只要不规范孪生超荷，孪生希格斯的二次发散抵消即可提升为真正的对称性与选择规则保护的希格斯势。
• 通过使未规范化的孪生超荷成为在高能标下孪生对称性破缺的唯一来源，成功构建了一个无无质量孪生光子的可行模型。
• 标准模型希格斯 boson 作为 SO(8)/SO(7) 的 7 个戈尔斯坦模式的伪戈尔斯坦玻色子产生，真空期望值沿特定生成元对齐，使标准模型规范玻色子获得质量。
• 由于 $ ilde{SO}(4)$ 子群的部分破缺，孪生 W 玻色子是质量非零的，其纵向模式来自七个戈尔斯坦玻色子中的三个。
• 该模型实现了非线性实现的孪生对称性，结合了离散 Z2 交换与依赖于戈尔斯坦场的 SO(7) 旋转，确保了孪生伙伴的正确识别。
• 重费米子多重态变换为 SO(8) 的基本表示，分解为标准模型和孪生态，具有混合量子数，为两 sector 之间提供了自然的通道。