[论文解读] Two Higgs Doublet Model from Six Dimensional Gauge Theory

Kento Akamatsu, Takuya Hirose+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 6, 2026

Black Holes and Theoretical Physics被引用 0

一句话总结

本论文在将来自6D SU(4)规范理论的2HDM基础上，通过引入边界带（brane)localized gauge kinetic terms，对KK谱与希格斯势进行分析，并演示在BLKT下可实现电弱对称性破缺，且可得到125 GeV的SM希格斯质量。

ABSTRACT

We improve our previously proposed two Higgs doublet model of six-dimensional $SU(4)$ gauge theory compactified on an orbifold $T^2/Z_2$ by introducing the brane localized gauge kinetic terms. Since two Higgs doublets are identified with massless zero modes in extra spatial components of the six-dimensional gauge field, the Higgs sector in our model is constrained by the six-dimensional gauge symmetry. As a result, our Higgs potential at tree-level is automatically CP conserving and $Z_2$ symmetric, which are assumed by hand in the ordinary two Higgs doublet models. The scalar masses breaking the $Z_2$ symmetry softly are generated at one-loop. We show that the Standard Model Higgs mass can be obtained by tuning the size of the brane localized gauge kinetic terms as well as the electroweak symmetry breaking is realized. Other physical Higgs masses are predicted.

研究动机与目标

• 从六维规范理论出发，构建一个双希格斯双重态模型并提供动机。
• 解释6D规范对希格斯段的约束，以及在树水平上确保CP守恒与Z2对称性。
• 引入边界带局部化规范动力项以修正KK谱并提升紧致化尺度。
• 演示电弱对称性破缺并评估通过BLKT实现125 GeV SM希格斯质量的可能性。
• 在模型中预测额外希格斯态的质量（带电、CP-EVEN、CP-ODD）。

提出的方法

• 在6D SU(4)规范理论，作为来自A5和A6的无质量零模，将两个希格斯双重态嵌入T^2/Z2的紧致化中。
• 在固定点施加边界条件和Z2奇性，破坏SU(4)为SU(2)_L×U(1)_Y×U(1)_X，将(++ )分量识别为无质量的规范与希格斯模。
• 通过规范动能项的Tr([A5, A6]^2)推导树水平希格斯势，显示该势自动具有CP守恒和Z2对称性，源于规范对称性。
• 在固定点引入边界带局部化规范动力项，改变4D规范耦合与KK谱。
• 利用BLKT计算KK谱，并结合KK质量以及在ar{35}表示的6D费米子，评估一环希格斯势。
• 分析电弱对称性破缺，探索BLKT参数调谐以实现类SM的希格斯质量，并预测其他希格斯态的质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以从六维SU(4)规范理论及T^2/Z2紧致化中实现一个现实的双希格斯双重态模型？
• RQ2 边界带局部化规范动力项如何影响KK谱及由此产生的希格斯势？
• RQ3 在该框架内是否能够实现SM希格斯质量，及对额外希格斯态的质量预测？
• RQ4 高维规范对CP以及希格斯段的Z2性质有何约束作用？

主要发现

• 树水平希格斯势因六维规范对称性自动具有CP守恒和Z2对称性。
• 两个希格斯双重态作为来自额外维度分量A5和A6的无质量零模出现。
• 边界带局部化规范动力项（BLKTs）修正KK谱并有效提高紧致化尺度，有助于希格斯质量生成。
• 带BLKTs的一环希格斯势可以实现电弱对称性破缺，并通过调谐BLKTs与紧致化尺度使得实现SM希格斯质量成为可能。
• 预测包括额外希格斯态的质量（带电、CP-Even、CP-Odd），并且紧致化尺度的弱混合角满足sin^2(theta_W)=1/4。
• 模型提供通过紧致化与BLKT参数相关联来解决希格斯质量问题的机制。