[论文解读] Ultraviolet Complete Technicolor and Higgs Physics at LHC

Matti Antola, Stefano Di Chiara+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 17, 2013

Computational Physics and Python Applications被引用 4

一句话总结

本文提出了一种紫外完备的顶点色模型，即最小行走顶点色模型 SU(3)（3MWT），其中基本标量和胶子费米子在电弱尺度以上被解耦，从而避免了小 hierarchy 问题。该模型通过全局 SU(3) 对称性自发破缺至 SO(3) 实现电弱对称性自发破缺，精确重现了 LHC 的 Higgs 实验数据，其精度与标准模型相当，同时在无需基本标量的情况下，提供了费米子质量与味结构的动力学解释。

ABSTRACT

We construct a Technicolor model which provides masses for the electroweak gauge bosons and for all the Standard Model matter fields. Starting from an ultraviolet complete supersymmetric technicolor, we propose a scenario where all elementary scalars, gauginos, and higgsinos are decoupled at an energy scale substantially higher than the electroweak scale, therefore avoiding the little hierarchy problem of the minimal supersymmetric standard model. The resulting low energy theory has an SU(3) global symmetry whose breaking to SO(3) leads to electroweak symmetry breaking. We study in detail the phenomenology of this theory and demonstrate that it reproduces the present LHC data at the same level of precision as the Standard Model itself.

研究动机与目标

• 构建一个紫外完备的顶点色模型，通过在电弱尺度以上解耦基本标量和胶子费米子，避免小 hierarchy 问题。
• 证明电弱对称性自发破缺源于全局 SU(3) 对称性破缺至 SO(3)，从而产生一个复合 Higgs 类态。
• 表明该模型在精度上与标准模型相当，能够重现 LHC 的 Higgs 数据，包括 Higgs 耦合常数和精确电弱可观测量。
• 在无需基本 Higgs 场或微调的情况下，提供费米子质量与味层次结构的动力学解释。

提出的方法

• 从超对称顶点色框架出发，将所有基本标量、胶子费米子和希格斯费米子在远高于 TeV 尺度的能标上积分掉。
• 低能有效理论包含三个外尔技术费米子、一个技术胶子和一个重的第四代电弱双态轻子，具有 SU(3) 全局对称性。
• 电弱对称性自发破缺由 SU(3) 全局对称性自发破缺至 SO(3) 驱动，产生一个赝 Nambu-Goldstone 玻色子，负责构成 Higgs 类态。
• 利用一般中微子质量矩阵计算 S 和 T 参数，其中包含重矢量型轻子和中性子的贡献，确保与精确电弱数据一致。
• 费米子质量源于标准模型费米子与复合技术强子之间的吸引性 Yukawa 耦合，从而取代了基本 Higgs 场的需求。
• 从基础紫外理论推导出介子拉格朗日量，显式计算了中性与带电规范玻色子的质量矩阵，以满足 LHC 约束。

实验结果

研究问题

• RQ1 一个紫外完备的顶点色模型能否通过在电弱尺度以上解耦基本标量和胶子费米子，同时保持电弱对称性自发破缺，从而避免小 hierarchy 问题？
• RQ2 一个具有 SU(3) 全局对称性破缺至 SO(3) 的模型能否精确重现 LHC 观测到的 Higgs 玻色子质量与耦合常数？
• RQ3 在无基本 Higgs 场的复合 Higgs 框架下，费米子质量与味层次结构如何产生？
• RQ4 在复合 Higgs 模型中，重矢量型轻子与中性子对 S 和 T 参数的贡献是什么？
• RQ5 该模型能否在保持自然性且无微调的前提下，实现与标准模型相当的精确电弱一致性？

主要发现

• 该模型通过重标准模型态的圈修正，成功重现了 125 GeV 的观测 Higgs 玻色子质量，而无需引入基本 Higgs 场。
• 利用一般中微子质量矩阵计算 S 和 T 参数，结果与当前 LHC 精确电弱数据一致。
• 尽管不存在基本标量，该模型在精度上与标准模型相当，成功重现了 LHC 的 Higgs 数据。
• 费米子质量源于标准模型费米子与复合态之间的吸引性 Yukawa 相互作用，为味层次结构提供了动力学解释。
• 低能谱包含标准模型场、三个外尔技术费米子、一个技术胶子和一个重的第四代电弱双态，且无轻的基本标量。
• 该模型通过在远高于 TeV 尺度的能标上解耦所有基本标量和胶子费米子，避免了小 hierarchy 问题，从而保持了自然性。