[论文解读] The sextet gauge model, light Higgs, and the dilaton

Zoltán Fodor, Kieran Holland+4 more|arXiv (Cornell University)|Nov 26, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 3被引用 9

一句话总结

本研究通过格点QCD模拟，调查了SU(3)对称六重态表示下费米子的六重态规范模型。在小费米子质量下，发现存在强烈证据表明出现手征对称性自发破缺，与共形标度不一致，表明该模型恰好位于共形窗口之下。可能存在一种类似希格斯的标量态，作为自发标度对称性破缺产生的伪戈尔戈利斯玻色子，或作为复合态出现，但其完整解释仍有待包含真空泡图和胶球混合的模拟进一步验证。

ABSTRACT

The frequently discussed strongly interacting gauge theory with a fermion flavor doublet in the two-index symmetric (sextet) representation of the SU(3) color gauge group is investigated \cite{Fodor:2012ty}. The chiral condensate and the mass spectrum are consistent with chiral symmetry breaking at vanishing fermion mass. In contrast, sextet fermion mass deformations of spectral properties are not consistent with leading conformal scaling behavior near the critical surface of a conformal theory. A recent paper \cite{DeGrand:2012yq} which could not resolve the conformal fixed point of the gauge coupling from the slowly walking scenario of a very small nearly vanishing β-function is not in conflict with chiral symmetry breaking reported here. A light Higgs impostor could emerge as the dilaton from spontaneous symmetry breaking of scale invariance or, without the dilaton mechanism, as a composite state.

研究动机与目标

• 确定六重态规范模型在共形窗口附近是否表现出手征对称性破缺（χSB）或共形标度行为。
• 评估一种轻量级希格斯样标量态是否可作为自发标度对称性破缺产生的伪戈尔戈利斯玻色子。
• 研究复合标量态（f₀）作为希格斯替身的产生机制，包括真空泡图贡献和胶球混合效应。
• 确定在何种条件下轻量标量态可作为强相互作用理论中的复合希格斯玻色子。
• 为下一代格点项目奠定基础，目标是完整计算包含真空泡图的标量相关函数。

提出的方法

• 在β = 3.2和β = 3.25下，采用stout-抽样截断费米子和树级改进规范作用的格点模拟。
• 通过考虑π子环绕修正的有限体积标度法，对外推π子质量、衰变常数和手征凝聚能。
• 对函数g̃₁(λ,η)进行拟合，其主导项为修正贝塞尔函数K₁(λ)，以建模最轻态引起的主导有限体积效应。
• 使用多种格点尺寸（24³×48至48³×96）控制有限尺寸效应，尤其在m = 0.003时。
• 从截断相关函数中分析标量0⁺⁺（f₀）介子，对费米子质量依赖关系进行线性拟合。
• 计划扩展至包含真空泡图贡献，并通过变分算符研究与0⁺⁺胶球态的混合。

实验结果

研究问题

• RQ1 该六重态规范模型在小费米子质量下是否表现出手征对称性破缺或共形标度？
• RQ2 轻量级希格斯样标量态是否可作为自发标度对称性破缺产生的伪戈尔戈利斯玻色子？
• RQ3 标量0⁺⁺态是否为可行的复合希格斯候选者，尤其是在包含真空泡图和胶球混合后？
• RQ4 有限尺寸效应和无限体积外推如何影响手征凝聚能和π子衰变常数的确定？
• RQ5 所观测到的标量质量行为在多大程度上可与共形标度或手征对数行为相容？

主要发现

• 该模型在小费米子质量下表现出强烈的手征对称性破缺一致性，由π子质量、衰变常数和手征凝聚能的无限体积外推结果支持。
• 在m = 0.003时，手征凝聚能和谱结构与χSB一致，结果与一阶共形标度行为不一致。
• 从截断相关函数得到的标量0⁺⁺介子质量在手征极限下显示非零截距，表明其为重态（超过F的五倍），并非轻量希格斯候选者。
• 预计包含真空泡图贡献和与0⁺⁺胶球态混合后，将产生一个靠近共形窗口的轻量标量态，使其成为可行的希格斯替身。
• 有限尺寸修正由π子环绕函数g̃₁(λ,η)良好描述，其在模拟范围内由K₁(λ)贝塞尔函数主导。
• 分析表明该模型恰好位于共形窗口之下，β函数极小但非零，支持轻量标度玻色子或复合希格斯机制。