[论文解读] Unitarity in $WW o WW$ elastic scattering without a Higgs boson

Amitabha Lahiri, Debmalya Mukhopadhyay|arXiv (Cornell University)|Jul 7, 2011

Black Holes and Theoretical Physics被引用 1

一句话总结

本文表明，在无希格斯玻色子的四维 SU(2) 拓扑质量规范理论中，纵向极化 W 玻色子的弹性散射（WW → WW）在高能下仍保持幺正性。尽管缺乏希格斯机制，该散射振幅在大质心能量 s 下仍保持有限，挑战了传统观点，即此类过程中的幺正性必须依赖希格斯粒子。

ABSTRACT

We consider the elastic scattering of longitudinally polarized gauge bosons in an SU(2) generalization of topologically massive gauge theory in four dimensions. We show that the amplitude remains finite at large $s$, even though the theory does not contain a Higgs particle, in contradiction to common lore.

研究动机与目标

• 研究在四维规范理论中，若无希格斯玻色子，WW → WW 弹性散射的幺正性是否仍可保持。
• 挑战广泛持有的观点，即希格斯粒子对纵向规范玻色子散射中的有限性和幺正性至关重要。
• 探讨 SU(2) 规范理论中拓扑质量生成机制对高能散射振幅的影响。

提出的方法

• 在四维空间中构建拓扑质量规范理论的 SU(2) 推广，引入类似陈-西蒙斯项的结构。
• 在高能极限（大 s）下分析纵向极化 W 玻色子的散射振幅。
• 在无希格斯机制的质量生成框架下，使用微扰场论技术计算振幅。
• 研究振幅在 s → ∞ 时的行为，以检验其幺正性和有限性。
• 利用拓扑理论的对称性与规范不变性特性，确保结果的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在四维规范理论中，若无希格斯玻色子，WW → WW 弹性散射振幅是否仍能保持有限且幺正？
• RQ2 在 SU(2) 规范理论中，拓扑质量生成是否足以防止高能下散射振幅的增长？
• RQ3 在拓扑质量理论中，若无希格斯玻色子，纵向规范玻色子散射的紫外行为将如何变化？
• RQ4 标准模型依赖希格斯机制以保证 WW 散射中幺正性的做法是必要条件，还是仅是充分条件？

主要发现

• 即使无希格斯玻色子，WW → WW 散射振幅在大质心能量 s 下仍保持有限。
• 由于 SU(2) 规范理论中拓扑质量项的结构，高能极限下幺正性得以保持。
• 该理论在散射振幅中无发散，与普遍预期（即必须有希格斯粒子才能实现此类有限性）相矛盾。
• 该结果特异地适用于纵向极化规范玻色子，这类玻色子在无希格斯时最易出现幺正性破坏。
• 仅靠拓扑质量项即可提供足够的动力学机制，以稳定振幅的高能行为。