[论文解读] ``Topcolor''; Invited talk presented at "Strongly Coupled Gauge Theories, 1996", Nagoya, Japan, Nov. 1996

Christopher T. Hill|arXiv (Cornell University)|Feb 12, 1997

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 6

一句话总结

本文提出一种电弱对称性自发破缺的顶夸克凝聚模型，其中顶夸克的大质量通过弱能标处的强相互作用动力学生成，并将色荷嵌入为 SU(3)₁ × SU(3)₂。该模型预测了可在对撞机中探测到的新共振态和信号，为希格斯机制提供了一种可检验的动力学替代方案，其唯象学特征在顶夸克和矢量共振态搜索中具有可检验性。

ABSTRACT

We review a class of dynamical models in which top condensation occurs at the weak scale, giving rise to the large top quark mass and other phenomena. This typically requires a color embedding, $SU(3)_c ightarrow SU(3)_1 imes SU(3)_2$. These models imply many signatures addressable in near term experiments at colliders and in fixed target mode.

研究动机与目标

• 探索一种由弱能标处顶夸克凝聚驱动的动力学电弱对称性自发破缺机制。
• 通过强相互作用而非基本希格斯玻色子生成顶夸克质量，以解决层次问题。
• 构建一个具有扩展色结构 SU(3)₁ × SU(3)₂ 的规范场论，以容纳顶夸克凝聚和新物理。
• 识别高能对撞机和固定靶实验中新型共振态和相互作用的可检验信号。
• 为标准模型希格斯 sector 提供一个具有强耦合顶夸克区的可行动力学替代方案。

提出的方法

• 引入一个具有全局色对称性 SU(3)₁ × SU(3)₂ 的强规范场论，通过顶夸克凝聚实现动态自发破缺。
• 实现顶夸克凝聚，以生成顶夸克质量并触发电弱对称性自发破缺。
• 利用一个类似希格斯的复合态作为全局对称性自发破缺产生的 Nambu-Goldstone 玻色子。
• 构建一个规范场论，其中顶夸克是弱能标处唯一的fundamental费米子，其余费米子均为复合态。
• 从强相互作用中预测新的矢量共振态和顶-反顶共振态，其耦合与顶夸克质量生成机制紧密关联。
• 分析该模型的唯象学特征，包括强子对撞机和固定靶实验中的产生与衰变道。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以在不引入基本希格斯玻色子的前提下，通过强相互作用动力学生成顶夸克质量？
• RQ2 将色规范群嵌入为 SU(3)₁ × SU(3)₂ 对电弱对称性自发破缺有何影响？
• RQ3 顶夸克凝聚的强相互作用动力学会产生哪些新共振态和对撞机信号？
• RQ4 该模型如何通过规范对称性自发破缺实现一个轻量级类似希格斯的 Nambu-Goldstone 玻色子？
• RQ5 在顶夸克对产生和衰变过程中，顶色共振态存在哪些实验约束和探测前景？

主要发现

• 该模型通过顶夸克凝聚实现电弱对称性自发破缺，在弱能标处动力学生成顶夸克质量。
• 顶夸克凝聚打破全局 SU(3)₁ × SU(3)₂ 对称性，产生一个 Nambu-Goldstone 玻色子，其行为类似希格斯玻色子。
• 预测了新的矢量共振态，包括顶色态，其质量位于弱能标附近，可在 Tevatron 和 LHC 中探测。
• 该模型预测了增强的顶夸克对产生与衰变信号，包括在顶-反顶末态中出现的共振态。
• 当顶夸克凝聚参数适当调节时，该理论与电弱精确测量可观测量一致。
• 该模型为标准模型希格斯机制提供了一个可行的动力学替代方案，具有可检验且独特的对撞机信号。