Конденсат топ-кварка

В физике элементарных частиц теория конденсата топ-кварков (или топ-конденсации ) является альтернативой Стандартной модели фундаментальному полю Хиггса , где бозон Хиггса представляет собой составное поле , состоящее из топ-кварка и его антикварка .Пары топ-кварк - антикварк связаны вместе новой силой, называемой topcolor , аналогичной связыванию куперовских пар в сверхпроводнике БКШ или мезонов в сильных взаимодействиях. Топ-кварк очень тяжелый, его измеренная масса составляет примерно 174 ГэВ (сопоставима с электрослабым масштабом ), поэтому его связь Юкавы имеет порядок единицы, что предполагает возможность динамики сильной связи на высоких энергетических масштабах. Эта модель пытается объяснить, как электрослабый масштаб может соответствовать массе топ-кварка.

История

Идею описал Ёитиро Намбу. ^{[ нужна ссылка ]} и впоследствии разработан Миранским, Танабаши и Ямаваки (1989). ^[1]^[2] и Уильям А. Бардин , Кристофер Т. Хилл и Манфред Линднер (1990), ^[3] который связал теорию с ренормгруппой и улучшил ее предсказания.

Группа ренормализации показывает, что конденсация топ-кварков фундаментально основана на « инфракрасной фиксированной точке » для связи топ-кварков Хиггса-Юкавы, предложенной Пендлтоном и Россом (1981). ^[4] и Хилл, ^[5]«Инфракрасная» фиксированная точка первоначально 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. Неподвижная точка в инфракрасном диапазоне означает, что она сильно связана с бозоном Хиггса при очень высоких энергиях, что соответствует полюсу Ландау связи Хиггса-Юкавы. В этом высоком масштабе образуется бозон Хиггса в связанном состоянии, а в «инфракрасном» диапазоне связь релаксирует до измеренного значения порядка единицы с помощью ренормгруппы . Стандартной модели группы перенормировки Прогнозирование фиксированной точки составляет около 220 ГэВ, а наблюдаемая верхняя масса примерно на 20% ниже предсказанного.Простейшие модели верхней конденсации теперь исключены из-за открытия на БАК бозона Хиггса с массой 125 ГэВ. Однако расширенные версии теории, включающие больше частиц, могут согласовываться с наблюдаемыми массами топ-кварка и бозона Хиггса.

Будущее

Составной бозон Хиггса естественным образом возникает в моделях Topcolor , которые являются расширением стандартной модели с использованием новой силы, аналогичной квантовой хромодинамике . Чтобы быть естественным, без чрезмерной тонкой настройки (т.е. для стабилизации массы Хиггса от больших радиационных поправок), теория требует новой физики в относительно низком энергетическом масштабе. Например, принимая новую физику за энергию 10 ТэВ, модель предсказывает, что топ-кварк будет значительно тяжелее наблюдаемого (около 600 ГэВ против 171 ГэВ). Модели Top Seesaw , также основанные на Topcolor , обходят эту трудность.

Предсказанная масса топ-кварка лучше согласуется с фиксированной точкой, если имеется много дополнительных скаляров Хиггса, выходящих за рамки стандартной модели. Это может указывать на богатую спектроскопию новых составных полей Хиггса на энергетических уровнях, которые можно исследовать с помощью БАКа и его модернизаций. ^[6]^[7]

Общая идея составного бозона Хиггса, фундаментально связанного с топ-кварком, остается убедительной, хотя все детали, возможно, еще не понятны.

См. также

Ссылки

^ Миранский, В.А.; Танабаси, Масахару; Ямаваки, Коичи (1989). «Динамическое нарушение электрослабой симметрии с большой аномальной размерностью и конденсатом t-кварков». Буквы по физике Б. 221 (2). Эльзевир Б.В.: 177–183. Бибкод : 1989PhLB..221..177M . дои : 10.1016/0370-2693(89)91494-9 . ISSN 0370-2693 .
^ Миранский, В.А.; Танабаси, Масахару; Ямаваки, Коичи (10 июня 1989 г.). «Отвечает ли t-кварк за массу W- и Z-бозонов?». Буквы по современной физике А. 04 (11). World Scientific: 1043–1053. Бибкод : 1989МПЛА....4.1043М . дои : 10.1142/s0217732389001210 . ISSN 0217-7323 .
^ Бардин, Уильям А.; Хилл, Кристофер Т. и Линднер, Манфред (1990). «Минимальное нарушение динамической симметрии стандартной модели». Физический обзор D . 41 (5): 1647–1660. Бибкод : 1990PhRvD..41.1647B . дои : 10.1103/PhysRevD.41.1647 . ПМИД 10012522 .
^ Пендлтон, Б.; Росс, Г.Г. (1981). «Прогноз массы и угла смешивания по инфракрасным фиксированным точкам». Буквы по физике Б. 98 (4). Эльзевир Б.В.: 291–294. Бибкод : 1981PhLB...98..291P . дои : 10.1016/0370-2693(81)90017-4 . ISSN 0370-2693 .
^ Хилл, Коннектикут (1981). «Массы кварков и лептонов из неподвижных точек ренормгруппы». Физический обзор D . 24 (3): 691. Бибкод : 1981PhRvD..24..691H . дои : 10.1103/PhysRevD.24.691 .
^ Хилл, Кристофер Т.; Мачадо, Педро; Томсен, Андерс; Тернер, Джессика (2019). «Где следующие бозоны Хиггса?». Физический обзор . D100 (1): 015051.arXiv : 1904.04257 . Бибкод : 2019PhRvD.100a5051H . doi : 10.1103/PhysRevD.100.015051 . S2CID 104291827 .
^ Хилл, Кристофер Т.; Мачадо, Педро; Томсен, Андерс; Тернер, Джессика (2019). «Скалярная демократия». Физический обзор D . 100 (1): 015015. arXiv : 1902.07214 . Бибкод : 2019PhRvD.100a5015H . doi : 10.1103/PhysRevD.100.015015 . S2CID 119193325 .

[1] Миранский, В.А.; Танабаси, Масахару; Ямаваки, Коичи (1989). «Динамическое нарушение электрослабой симметрии с большой аномальной размерностью и конденсатом t-кварков». Буквы по физике Б. 221 (2). Эльзевир Б.В.: 177–183. Бибкод : 1989PhLB..221..177M . дои : 10.1016/0370-2693(89)91494-9 . ISSN 0370-2693 .

[2] Миранский, В.А.; Танабаси, Масахару; Ямаваки, Коичи (10 июня 1989 г.). «Отвечает ли t-кварк за массу W- и Z-бозонов?». Буквы по современной физике А. 04 (11). World Scientific: 1043–1053. Бибкод : 1989МПЛА....4.1043М . дои : 10.1142/s0217732389001210 . ISSN 0217-7323 .

[3] Бардин, Уильям А.; Хилл, Кристофер Т. и Линднер, Манфред (1990). «Минимальное нарушение динамической симметрии стандартной модели». Физический обзор D . 41 (5): 1647–1660. Бибкод : 1990PhRvD..41.1647B . дои : 10.1103/PhysRevD.41.1647 . ПМИД 10012522 .

[4] Пендлтон, Б.; Росс, Г.Г. (1981). «Прогноз массы и угла смешивания по инфракрасным фиксированным точкам». Буквы по физике Б. 98 (4). Эльзевир Б.В.: 291–294. Бибкод : 1981PhLB...98..291P . дои : 10.1016/0370-2693(81)90017-4 . ISSN 0370-2693 .

[5] Хилл, Коннектикут (1981). «Массы кварков и лептонов из неподвижных точек ренормгруппы». Физический обзор D . 24 (3): 691. Бибкод : 1981PhRvD..24..691H . дои : 10.1103/PhysRevD.24.691 .

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

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

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]