Верхний творожный конденсат

Гипотетическая составная модель Хиггса

В физике элементарных частиц теория конденсата топ-кварка (или топ-конденсация ) является альтернативой фундаментальному полю Хиггса Стандартной модели , где бозон Хиггса является составным полем , состоящим из топ-кварка и его антикварка . Пары топ-кварк - антикварк связаны вместе новой силой, называемой топ-цветом , аналогичной связыванию куперовских пар в сверхпроводнике БКШ или мезонов в сильных взаимодействиях. Топ-кварк очень тяжелый, с измеренной массой приблизительно 174 ГэВ (сравнимой с электрослабой шкалой ), и поэтому его связь Юкавы имеет порядок единицы, что предполагает возможность динамики сильной связи в масштабах высоких энергий. Эта модель пытается объяснить, как электрослабая шкала может соответствовать массе топ-кварка.

История

Идея была описана Ёитиро Намбу ^{[ требуется ссылка ]} и впоследствии развита Миранским, Танабаши и Ямаваки (1989) ^[1]^[2] и Уильямом А. Бардином , Кристофером Т. Хиллом и Манфредом Линднером (1990) ^[3] , которые связали теорию с ренормгруппой и улучшили ее предсказания.

Группа перенормировки показывает, что конденсация топ-кварков в основе своей основана на инфракрасной фиксированной точке для связи топ-кварка Хиггса-Юкавы, предложенной Пендлтоном и Россом (1981) ^[4] и Хиллом. ^[5] «Инфракрасная» фиксированная точка изначально предсказывала, что топ-кварк будет тяжелым, вопреки преобладающему мнению начала 1980-х годов. Действительно, топ-кварк был открыт в 1995 году с большой массой 174 ГэВ. Инфракрасно-фиксированная точка подразумевает, что он сильно связан с бозоном Хиггса при очень высоких энергиях, что соответствует полюсу Ландау связи Хиггса-Юкавы. На этом высоком масштабе образуется связанное состояние Хиггса, а в «инфракрасном» диапазоне связь релаксирует до своего измеренного значения порядка единицы группой перенормировки . Предсказание фиксированной точки ренормгруппы Стандартной модели составляет около 220 ГэВ, а наблюдаемая верхняя масса примерно на 20% ниже этого предсказания. Простейшие модели верхней конденсации теперь исключены открытием на LHC бозона Хиггса в масштабе масс 125 ГэВ. Однако расширенные версии теории, вводящие больше частиц, могут согласовываться с наблюдаемыми массами верхнего кварка и бозона Хиггса.

Будущее

Составной бозон Хиггса возникает «естественно» в моделях Topcolor , которые являются расширениями стандартной модели, использующими гипотетическую силу, аналогичную квантовой хромодинамике . Чтобы быть «естественной», то есть без чрезмерной тонкой настройки (т. е. для стабилизации массы Хиггса из-за больших радиационных поправок), гипотеза требует новой физики в относительно низкоэнергетическом масштабе. Например, помещая новую физику в 10 ТэВ, модель предсказывает, что верхний кварк будет значительно тяжелее наблюдаемого (примерно 600 ГэВ против 171 ГэВ). Модели Top Seesaw , также основанные на Topcolor , обходят эту трудность.

Предсказанная масса топ-кварка будет лучше согласовываться с фиксированной точкой, если есть много дополнительных скаляров Хиггса за пределами стандартной модели. Это может указывать на богатую спектроскопию новых составных полей Хиггса в энергетических масштабах, которые можно исследовать с помощью LHC и его усовершенствований. ^[6]^[7]

Смотрите также

Ссылки

^ Миранский, ВА; Танабаши, Масахару; Ямаваки, Коичи (1989). «Динамическое нарушение электрослабой симметрии с большой аномальной размерностью и конденсатом t-кварка». Physics Letters B. 221 ( 2). Elsevier BV: 177– 183. Bibcode :1989PhLB..221..177M. doi :10.1016/0370-2693(89)91494-9. ISSN 0370-2693.
^ Миранский, ВА; Танабаши, Масахару; Ямаваки, Коичи (10 июня 1989 г.). «Отвечает ли t-кварк за массу W- и Z-бозонов?». Modern Physics Letters A. 04 ( 11). World Scientific: 1043– 1053. Bibcode : 1989MPLA....4.1043M. doi : 10.1142/s0217732389001210. ISSN 0217-7323.
^ Бардин, Уильям А.; Хилл, Кристофер Т. и Линднер, Манфред (1990). «Минимальное динамическое нарушение симметрии стандартной модели». Physical Review D. 41 ( 5): 1647– 1660. Bibcode : 1990PhRvD..41.1647B. doi : 10.1103/PhysRevD.41.1647. PMID 10012522.
^ Пендлтон, Б.; Росс, ГГ (1981). «Предсказания массы и угла смешивания из инфракрасных фиксированных точек». Physics Letters B. 98 ( 4). Elsevier BV: 291– 294. Bibcode :1981PhLB...98..291P. doi :10.1016/0370-2693(81)90017-4. ISSN 0370-2693.
^ Хилл, CT (1981). "Массы кварков и лептонов из фиксированных точек группы перенормировки". Physical Review D. 24 ( 3): 691. Bibcode : 1981PhRvD..24..691H. doi : 10.1103/PhysRevD.24.691.
^ Хилл, Кристофер Т.; Мачадо, Педро; Томсен, Андерс; Тернер, Джессика (2019). «Где следующие бозоны Хиггса?». Physical Review . D100 (1): 015051. arXiv : 1904.04257 . Bibcode : 2019PhRvD.100a5051H. doi : 10.1103/PhysRevD.100.015051. S2CID 104291827.
^ Хилл, Кристофер Т.; Мачадо, Педро; Томсен, Андерс; Тернер, Джессика (2019). «Скалярная демократия». Physical Review D. 100 ( 1): 015015. arXiv : 1902.07214 . Bibcode : 2019PhRvD.100a5015H. doi : 10.1103/PhysRevD.100.015015. S2CID 119193325.

[1] Миранский, ВА; Танабаши, Масахару; Ямаваки, Коичи (1989). «Динамическое нарушение электрослабой симметрии с большой аномальной размерностью и конденсатом t-кварка». Physics Letters B. 221 ( 2). Elsevier BV: 177– 183. Bibcode :1989PhLB..221..177M. doi :10.1016/0370-2693(89)91494-9. ISSN 0370-2693.

[2] Миранский, ВА; Танабаши, Масахару; Ямаваки, Коичи (10 июня 1989 г.). «Отвечает ли t-кварк за массу W- и Z-бозонов?». Modern Physics Letters A. 04 ( 11). World Scientific: 1043– 1053. Bibcode : 1989MPLA....4.1043M. doi : 10.1142/s0217732389001210. ISSN 0217-7323.

[3] Бардин, Уильям А.; Хилл, Кристофер Т. и Линднер, Манфред (1990). «Минимальное динамическое нарушение симметрии стандартной модели». Physical Review D. 41 ( 5): 1647– 1660. Bibcode : 1990PhRvD..41.1647B. doi : 10.1103/PhysRevD.41.1647. PMID 10012522.

[4] Пендлтон, Б.; Росс, ГГ (1981). «Предсказания массы и угла смешивания из инфракрасных фиксированных точек». Physics Letters B. 98 ( 4). Elsevier BV: 291– 294. Bibcode :1981PhLB...98..291P. doi :10.1016/0370-2693(81)90017-4. ISSN 0370-2693.

[5] Хилл, CT (1981). "Массы кварков и лептонов из фиксированных точек группы перенормировки". Physical Review D. 24 ( 3): 691. Bibcode : 1981PhRvD..24..691H. doi : 10.1103/PhysRevD.24.691.

[6] Хилл, Кристофер Т.; Мачадо, Педро; Томсен, Андерс; Тернер, Джессика (2019). «Где следующие бозоны Хиггса?». Physical Review . D100 (1): 015051. arXiv : 1904.04257 . Bibcode : 2019PhRvD.100a5051H. doi : 10.1103/PhysRevD.100.015051. S2CID 104291827.

[7] Хилл, Кристофер Т.; Мачадо, Педро; Томсен, Андерс; Тернер, Джессика (2019). «Скалярная демократия». Physical Review D. 100 ( 1): 015015. arXiv : 1902.07214 . Bibcode : 2019PhRvD.100a5015H. doi : 10.1103/PhysRevD.100.015015. S2CID 119193325.