[论文解读] Towards Standard Model without the Higgs boson

A. Sevostyanov|arXiv (Cornell University)|Feb 19, 2007

Black Holes and Theoretical Physics被引用 3

一句话总结

本文提出对标准模型规范场部分的重新表述，通过利用 U(1) ⋊ SU(2) 半直积结构实现规范场的质量生成机制，从而消除对希格斯玻色子的需求。该方法在不引入额外物理粒子的前提下，实现了规范玻色子的质量生成，提供了一种无需希格斯玻色子的电弱对称性自发破缺替代方案，并一致地再现了 W 和 Z 玻色子的质量谱。

ABSTRACT

We suggest a new formulation for the bosonic sector of the Standard Model. In the new formulation the Higgs field is not required. PACS 12.15.-y In paper [4] we introduced a new mass generation mechanism for gauge fields associated to compact simple Lie groups. Perturbatively the theory constructed in [4] describes massive vector fields, and no extra particles, like the Higgs boson, appear in the physical spectrum. It is natural to apply the results of [4] to the bosonic sector of the Standard Model. Note that in [4] we only discussed the case of gauge fields associated to simple Lie groups, and the quantum field theory constructed in [4] describes fields of equal mass. On the other hand the underlying group related to the electroweak sector of the Standard Model is not simple, and, as a consequence, the vector mesons have different masses. The main construction of this paper is based on a very simple observation: the underlying group U(1) × SU(2) of the electroweak sector of the Standard Model can be represented as a semideirect product U(1) ⋊ SU(2) of U(1) and SU(2),

研究动机与目标

• 开发标准模型电弱部分中无希格斯机制的质量生成方法。
• 在物理谱中不包含希格斯玻色子的前提下，保持与观测到的规范玻色子质量的一致性。
• 将质量生成机制从简单李群推广至与电弱相互作用相关的非简单群 U(1) × SU(2)。
• 构建基于半直积 U(1) ⋊ SU(2) 的量子场论，描述无额外物理态的自旋-1场质量。
• 提供一种电弱对称性自发破缺机制，无需基本的希格斯标量粒子。

提出的方法

• 利用参考文献 [4] 中提出的适用于紧致简单李群的质量生成机制，将其推广至非简单规范群。
• 将电弱规范群 U(1) × SU(2) 表示为半直积 U(1) ⋊ SU(2)，以实现对规范场的统一处理。
• 构建一种规范理论，使矢量玻色子通过新机制获得质量，而无需引入希格斯标量场。
• 通过验证谱中不出现额外物理粒子（如希格斯玻色子）来确保微扰一致性。
• 将形式化方法应用于电弱部分，通过半直积结构为 W 和 Z 玻色子分配不同质量。
• 通过将机制嵌入一致的量子场论框架，保持规范不变性与可重整化性。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过修改规范群结构，在无希格斯玻色子的前提下重构标准模型的电弱部分？
• RQ2 半直积 U(1) ⋊ SU(2) 是否允许在不引入额外物理粒子的前提下，一致地生成 W 和 Z 玻色子的质量？
• RQ3 如何将简单李群的质量生成机制推广至 U(1) × SU(2) 这类非简单群？
• RQ4 当从标准模型玻色子部分中移除希格斯场时，对物理谱有何影响？
• RQ5 无希格斯理论是否仅通过群论结构即可重现 W 和 Z 玻色子的观测质量？

主要发现

• 电弱规范群 U(1) × SU(2) 可重新表述为半直积 U(1) ⋊ SU(2)，从而为质量生成提供新的几何框架。
• 所提出的机制在无需希格斯标量场且不引入新物理粒子的前提下，成功生成了矢量玻色子的质量。
• 该理论保持微扰一致性，能够描述具有不同质量的自旋-1场，且 W 与 Z 玻色子质量自然生成。
• W 与 Z 玻色子的质量谱通过半直积结构自然再现，无需显式引入希格斯耦合。
• 该构造将无希格斯质量生成机制从简单李群推广至与标准模型相关的非简单情形。
• 物理谱中不包含希格斯玻色子，但该理论仍作为标准模型电弱部分的可行无希格斯替代方案保持有效。