Верхний кварковый конденсат - Top quark condensate

В физика элементарных частиц, то конденсат верхнего кварка теория (или верхний конденсат) является альтернативой Стандартная модель фундаментальный Поле Хиггса, где бозон Хиггса составное поле, состоящий из верхний кварк и это антикварк. верхний кварк -антикварк пары связаны вместе новой силой, называемой верхний цвет, аналогично привязке Куперовские пары в БКС сверхпроводник, или мезоны в сильных взаимодействиях. Идея связывания топ-кварков мотивирована тем, что он сравнительно тяжелый, с измеренной массой примерно 173ГэВ (сопоставимо с электрослабая шкала ), и поэтому его Юкава муфта имеет порядок единицы, что предполагает возможность динамики сильной связи на высоких энергетических масштабах. Эта модель пытается объяснить, как электрослабая шкала может соответствовать массе топ-кварка.

История

Идею описал Ёитиро Намбу[нужна цитата ] и впоследствии разработан Мирански, Танабаши и Ямаваки (1989)[1][2] и Бардин, Хилл и Линднер (1990),[3] кто связал теорию с ренормгруппа, и улучшил свои прогнозы.

Ренормализационная группа показывает, что конденсация топ-кварков в основе своей основана на «инфракрасная фиксированная точка ’Для взаимодействия топ-кварка Хиггса-Юкавы, предложенного Пендлтоном и Россом (1981).[4] и Хилл,[5]«Инфракрасная» фиксированная точка первоначально предсказывала, что топ-кварк будет тяжелым, в отличие от преобладающего мнения начала 1980-х годов. Действительно, верхний кварк был открыт в 1995 г. при большой массе 175 ГэВ. Инфракрасная неподвижная точка означает, что она сильно связана с бозоном Хиггса при очень высоких энергиях, соответствующих Полюс Ландау связи Хиггса-Юкавы. На этом большом масштабе формируется связанное состояние Хиггса, а в «инфракрасном» диапазоне связь ослабляется до измеренного значения порядка единицы за счет ренормгруппа. Стандартная модель ренормгруппа предсказание с фиксированной точкой составляет около 220 ГэВ, что примерно на 25% выше наблюдаемой максимальной массы.

Простейшие модели верхней конденсации также предсказывали, что масса бозона Хиггса будет около 250 ГэВ, и теперь они исключены LHC открытие бозона Хиггса с массой 125 ГэВ. Однако расширенные версии теории, вводящие больше частиц, могут быть согласованы с наблюдаемой массой топ-кварка.

Будущее

Составной бозон Хиггса естественным образом возникает в Topcolor модели, которые являются расширениями стандартной модели, использующими новую силу, аналогичную квантовая хромодинамика. Чтобы быть естественной, без излишней тонкой настройки (то есть для стабилизации массы Хиггса от больших радиационных поправок) теория требует новой физики в относительно низком энергетическом масштабе. Например, поместив новую физику в 10 ТэВ, модель предсказывает, что верхний кварк будет значительно тяжелее наблюдаемого (примерно 600 ГэВ против 171 ГэВ). Топ Качели модели, также основанные на Topcolor, обойти эту трудность.

Предсказанная масса топ-кварка лучше согласуется с фиксированной точкой, если есть много дополнительных скаляров Хиггса, помимо 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]

Общая идея составного бозона Хиггса, фундаментальным образом связанного с топ-кварком, остается убедительной, хотя полные детали еще не поняты.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Миранский, В.А .; Танабаши, Масахару; Ямаваки, Коичи (1989). «Динамическое нарушение электрослабой симметрии с большой аномальной размерностью и t-кварковый конденсат». Письма по физике B. Elsevier BV. 221 (2): 177–183. Bibcode:1989ФЛБ..221..177М. Дои:10.1016/0370-2693(89)91494-9. ISSN  0370-2693.
  2. ^ Миранский, В.А .; Танабаши, Масахару; Ямаваки, Коичи (10 июня 1989 г.). «Ответственен ли t-кварк за массу W- и Z-бозонов?». Буквы A по современной физике. World Scientific. 04 (11): 1043–1053. Bibcode:1989MPLA .... 4.1043M. Дои:10.1142 / s0217732389001210. ISSN  0217-7323.
  3. ^ Bardeen, William A .; Хилл, Кристофер Т. и Линднер, Манфред (1990). «Минимальное динамическое нарушение симметрии стандартной модели». Физический обзор D. 41 (5): 1647–1660. Bibcode:1990ПхРвД..41.1647Б. Дои:10.1103 / PhysRevD.41.1647. PMID  10012522.
  4. ^ Пендлтон, В .; Росс, Г. (1981). «Прогнозы массы и угла смешивания по фиксированным инфракрасным точкам». Письма по физике B. Elsevier BV. 98 (4): 291–294. Дои:10.1016/0370-2693(81)90017-4. ISSN  0370-2693.
  5. ^ Хилл, К. (1981). «Массы кварков и лептонов из неподвижных точек ренормгруппы». Физический обзор D. 24 (3): 691. Bibcode:1981ПхРвД..24..691Х. 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. Bibcode:2019PhRvD.100a5051H. Дои: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. Bibcode:2019ПхРвД.100а5015Н. Дои:10.1103 / PhysRevD.100.015015. S2CID  119193325.