[论文解读] The spin-charge-family theory is offering an explanation for the origin of the Higgs's scalar and for the Yukawa couplings

N. S. Mankoč Borštnik|arXiv (Cornell University)|Dec 5, 2013

International Science and Diplomacy参考文献 10被引用 3

一句话总结

本文提出，标准模型中的希格斯标量和 Yukawa 耦合源自 14 维时空中的自旋-电荷-家族理论。通过分析 (13+1) 维作用量中的标量场，识别出特定标量分量（s=7,8），其弱和超荷量子数与希格斯玻色子完全一致；而该理论中的对偶自旋联络场则通过家族对称性规范相互作用自然生成 Yukawa 耦合。

ABSTRACT

The Higgs's scalar of the standard model is the only so far observed boson with a charge in the fundamental representation. It is interesting to observe that all the gauge fields with the scalar index with respect to $d=(3+1)$, appearing in the simple starting action of the {\it spin-charge-family} theory in $d=(13+1)$, are with respect to the scalar index and the standard model charge groups either doublets ($s=(5,6,7,8)$) or triplets ($t=(9,10,\dots,14)$). The scalar fields with the space index $s=(7,8)$ carry the weak and the hyper charge just as required by the {\it standard model} for the Higgs's scalar ($\pm \frac{1}{2}$ and $ \mp \frac{1}{2}$, respectively). There are besides the vielbeins also two kinds of the spin connection fields in this theory: i. One kind are the gauge fields of the spin, and in $d=(3+1)$ for the spin and all the charges. ii. The second kind are the gauge fields, which couple to the family quantum numbers. Properties of vielbeins and both kinds of spin connection fields are discussed, in particular with respect to the standard model Higgs's scalar and the Yukawa couplings.

研究动机与目标

• 在标准模型之外的统一框架中，解释希格斯标量玻色子的起源。
• 理解生成费米子质量的 Yukawa 耦合的产生机制。
• 阐明标准模型的弱和超荷量子数如何从高维规范结构中产生。
• 阐明自旋联络场在生成费米子质量项和希格斯型标量场中的作用。
• 建立家族量子数与 14 维理论中标量场内容之间的联系。

提出的方法

• 分析自旋-电荷-家族理论在 14 维时空（d = 13+1）中的初始作用量。
• 根据 tetrad 和自旋联络场中的标量指标，识别标量场。
• 根据其在标准模型规范群（SU(2)_L × U(1)_Y）下的表示进行标量场分类。
• 聚焦于索引 s = 7 和 8 的标量分量，其携带弱和超荷量子数 ±1/2 和 ∓1/2。
• 区分两类自旋联络场：一类耦合至自旋和标准模型电荷，另一类耦合至家族量子数。
• 通过第二类自旋联络场与费米子的规范相互作用，推导出 Yukawa 耦合。

实验结果

研究问题

• RQ1 14 维自旋-电荷-家族理论中的标量场如何再现标准模型希格斯玻色子的量子数？
• RQ2 在高维框架中，希格斯标量的弱和超荷量子数的起源是什么？
• RQ3 该理论中两类自旋联络场如何共同促成 Yukawa 耦合的生成？
• RQ4 能否从高维中家族对称性规范相互作用推导出观测到的费米子质量结构和希格斯机制？
• RQ5 vielbeins 和索引为 s = 7,8 的标量分量在该理论中实现希格斯机制的过程中起什么作用？

主要发现

• 在自旋-电荷-家族理论中，索引为 s = 7 和 8 的标量场携带弱和超荷量子数 ±1/2 和 ∓1/2，与标准模型希格斯玻色子完全一致。
• 这些标量场自然源自 (13+1) 维作用量的结构，并在 SU(2)_L × U(1)_Y 群下构成双重态。
• 该理论识别出两类不同的自旋联络场：一类耦合至自旋和标准模型电荷，另一类耦合至家族量子数。
• 第二类自旋联络场通过与费米子的规范相互作用，提供了生成 Yukawa 耦合的机制。
• vielbeins 与两类自旋联络场共同作用，实现了希格斯标量和费米子质量项的涌现。
• 在 d = (13+1) 中的标量指标结构确保了希格斯型标量场以正确的量子数出现，并在标准模型规范群下变换为双重态。