В физике элементарных частиц , то конденсат кварк теория (или верхняя конденсация ) является альтернативой стандартной модели фундаментального хиггсовского поля , где бозон Хиггса представляет собой композиционное поле , состоящая из кварка и его антикварка . Кварк - антикварковых пары связаны друг с другом с помощью новой силой под названием topcolor , аналогично связывание куперовских пар в БКШ сверхпроводника, или мезоны в сильных взаимодействиях. Идея связывания топ-кварков мотивирована тем, что он сравнительно тяжелый, с измеренной массой примерно 173 ГэВ (сравнимо с электрослабым масштабом ), и поэтому его юкавское взаимодействие имеет порядок единицы, что предполагает возможность динамики сильного взаимодействия при высоких энергетические весы. Эта модель пытается объяснить, как электрослабая шкала может соответствовать массе топ-кварка.
История
Идея была описана Йоичиро Намбу [ цитата необходима ] и впоследствии развита Мирански, Танабаши и Ямаваки (1989) [1] [2] и Бардином, Хиллом и Линднером (1990) [3], которые соединили теорию с ренормализационная группа и улучшила свои предсказания.
Ренормализационная группа показывает, что конденсация топ-кварка в основном основана на « инфракрасной неподвижной точке » для взаимодействия Хиггса-Юкавы между топ-кварком, предложенной Пендлтоном и Россом (1981). [4] и Хилл, [5] «Инфракрасная» фиксированная точка изначально предсказывала, что топ-кварк будет тяжелым, в отличие от преобладающего мнения начала 1980-х годов. Действительно, в 1995 г. был открыт топ-кварк с большой массой 175 ГэВ. Инфракрасная неподвижная точка означает, что она сильно связана с бозоном Хиггса при очень высоких энергиях, соответствующих полюсу Ландау связи Хиггса-Юкавы. На этом большом масштабе формируется связанное состояние Хиггса, а в «инфракрасном» диапазоне связь релаксирует до измеренного значения порядка единицы ренормализационной группой . Предсказание фиксированной точки ренормгруппы Стандартной модели составляет около 220 ГэВ, что примерно на 25% выше, чем наблюдаемая максимальная масса.
Простейшие модели верхней конденсации также предсказывали, что масса бозона Хиггса будет около 250 ГэВ, и теперь это исключено открытием БАК 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 моделях Topcolor , которые являются расширением стандартной модели с использованием новой силы, аналогичной квантовой хромодинамике . Чтобы быть естественной, без излишней тонкой настройки (т.е. 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). Топовые модели качелей , также основанные на Topcolor , позволяют обойти эту трудность.
Предсказанная масса топ-кварка лучше согласуется с фиксированной точкой, если есть много дополнительных скаляров Хиггса помимо стандартной модели. Это может свидетельствовать о богатой спектроскопии 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
- ^ Миранский, В. А.; Танабаши, Масахару; Ямаваки, Коичи (1989). «Динамическое нарушение электрослабой симметрии с большой аномальной размерностью и t-кварковый конденсат». Физика Письма Б . Elsevier BV. 221 (2): 177–183. Bibcode : 1989PhLB..221..177M . DOI : 10.1016 / 0370-2693 (89) 91494-9 . ISSN 0370-2693 .
- ^ Миранский В.А.; Танабаши, Масахару; Ямаваки, Коичи (10 июня 1989 г.). «Ответственен ли t-кварк за массу W- и Z-бозонов?». Современная физика Буква A . World Scientific. 04 (11): 1043–1053. Bibcode : 1989MPLA .... 4.1043M . DOI : 10.1142 / s0217732389001210 . ISSN 0217-7323 .
- ^ Bardeen, William A .; 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, В .; Росс, GG (1981). «Прогнозы массы и угла смешивания по фиксированным инфракрасным точкам». Физика Письма Б . Elsevier BV. 98 (4): 291–294. DOI : 10.1016 / 0370-2693 (81) 90017-4 . ISSN 0370-2693 .
- ^ Хилл, Коннектикут (1981). «Масса кварков и лептонов из неподвижных точек ренормгруппы». 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?». Физический обзор . 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 .