[论文解读] Top-Goldstone coupling spoils renormalization of Higgs inflation

Damien P. George, Sander Mooij+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 29, 2014

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 21被引用 3

一句话总结

该论文表明，在具有大非最小Higgs-引力耦合的Higgs inflation中，费米子 sector 中的顶夸克-Goldstone耦合呈现参数上大的特性，导致无法实现一致的微扰重整化。通过一个简化的U(1)对称模型，研究显示，一阶微扰图下的四Goldstone散射过程无法被树图反项抵消，因此在大场强区域，Higgs inflation不具备预测性。

ABSTRACT

We examine renormalization of Higgs inflation in the context of the full Standard Model. In the fermionic sector of the theory there is a parametrically large top-Goldstone coupling which prevents renormalization of the theory. Using a simplified model with a global U(1) symmetry, a Higgs and a fermion, we show that the one-loop contribution to 4-Goldstone scattering cannot be absorbed in any tree level terms, and hence forbids a consistent renormalization of the theory. Our results apply for large non-minimal Higgs-gravity coupling in the large field regime, and indicate that Higgs inflation is not a predictive theory.

研究动机与目标

• 研究在非最小Higgs-引力耦合较大的全标准模型中，Higgs inflation是否仍保持可重整化。
• 明确顶夸克–Goldstone玻色子耦合在阻碍重整化过程中的作用。
• 确定Goldstone sector中的一阶量子修正是否可被树图反项吸收。
• 评估在大场强区域中Higgs inflation的预测能力。

提出的方法

• 构建一个具有全局U(1)对称性、Higgs场和费米子的简化模型，以隔离顶夸克-Goldstone耦合。
• 计算简化模型中四Goldstone散射振幅的一阶微扰贡献。
• 分析这些量子修正是否可通过添加树图反项来抵消。
• 使用维度正规化和规范不变技术，以确保在量子场论框架下的自洽性。
• 通过显式计算表明，一阶振幅包含与树图反项不相容的非局部或不可重整化结构。

实验结果

研究问题

• RQ1 Higgs inflation中的一阶四Goldstone散射振幅能否被树图反项抵消？
• RQ2 顶夸克-Goldstone耦合是否在大场强区域引入不可重整化的障碍？
• RQ3 当非最小Higgs耦合较大时，Higgs inflation是否仍是可预测的量子场论？
• RQ4 在Higgs inflation的背景下，费米子场与Goldstone玻色子的耦合能否被一致地重整化？

主要发现

• 在简化模型中，一阶微扰对四Goldstone散射的贡献无法被任何局部树图反项抵消。
• 顶夸克-Goldstone耦合引入了参数上大的、不可重整化的修正，破坏了微扰重整化。
• 该障碍特异地出现在非最小Higgs-引力耦合显著的大场强区域。
• 由于无法吸收量子修正，Higgs inflation在这些条件下并非可重整化的量子场论。
• 该结果否定了Higgs inflation在大场强极限下的预测能力，而这是成功实现膨胀动力学所必需的。