Technicolor (fizik) - Technicolor (physics)

Technicolor teorileri, W ve Z bozonlarının kütle kazanma mekanizması olan elektrozayıf ayar simetri kırılmasını ele alan Standart Model'in ötesindeki fizik modelleridir . Erken teknik renk teorileri , isimlerine ilham veren güçlü nükleer kuvvetin "renk" teorisi olan kuantum renk dinamiği (QCD) üzerinde modellenmiştir .

Gözlenen fenomenleri açıklamak için temel Higgs bozonlarını tanıtmak yerine, yeni ayar etkileşimleri yoluyla W ve Z bozonları için dinamik olarak kütleler oluşturmak için teknik renkli modeller tanıtıldı . Çok yüksek enerjilerde asimptotik olarak serbest olmasına rağmen , bu etkileşimler deneysel olarak incelenmiş daha düşük enerjilerde güçlü ve sınırlayıcı (ve dolayısıyla gözlemlenemez) hale gelmelidir . Bu dinamik yaklaşım doğaldır ve Standart Modelin Kuantum önemsizliği ve hiyerarşi probleminden kaçınır .

Ancak, 2012 yılında CERN LHC'de Higgs bozonu keşfinden bu yana, orijinal modeller büyük ölçüde göz ardı edildi. Bununla birlikte, Higgs bozonunun bileşik bir durum olma olasılığı devam etmektedir.

Kuark ve lepton kütleleri üretmek için , technicolor veya kompozit Higgs modellerinin ek ayar etkileşimleriyle "genişletilmesi" gerekir. Özellikle QCD'de modellendiğinde, genişletilmiş technicolor, lezzet değiştiren nötr akım ve hassas elektrozayıf ölçümler üzerindeki deneysel kısıtlamalarla zorlandı . Technicolor veya kompozit Higgs bozonları için parçacık dinamiğinin spesifik uzantıları bilinmemektedir.

Çoğu teknik araştırma, bu zorluklardan bazılarından kaçınmak için QCD dışındaki güçlü etkileşimli ayar teorilerini keşfetmeye odaklanır. Özellikle aktif bir çerçeve, kendiliğinden kiral simetri kırılması için gerekli olanın hemen üzerinde bir güce sahip bir kızılötesi sabit noktanın neden olduğu neredeyse uyumlu davranış sergileyen "yürüme" technicolor'dur . Yürümenin gerçekleşip gerçekleşmeyeceği ve hassas elektrozayıf ölçümlerle uyum sağlayıp sağlayamayacağı, pertürbatif olmayan kafes simülasyonları aracılığıyla incelenmektedir .

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki deneyler, elektrozayıf simetri kırılmasından sorumlu mekanizmayı, yani yaklaşık kütle ile Higgs bozonunu keşfetti.125 GeV / c ² ; böyle bir parçacık, teknik renkli modeller tarafından genel olarak tahmin edilmez. Bununla birlikte, Higgs bozonu, örneğin Bardeen-Hill-Lindner teorisinde olduğu gibi üst ve anti-üst kuarklardan oluşan bir bileşik durum olabilir. Kompozit Higgs modelleri genellikle üst kuark kızılötesi sabit noktası ile çözülür ve topcolor gibi aşırı yüksek enerjilerde yeni bir dinamik gerektirebilir .

Tanıtım

Kırılma mekanizması elektro göstergesi simetri içinde standart model temel parçacık etkileşimleri bilinmemektedir. Kırılma kendiliğinden olmalıdır , yani temeldeki teori simetriyi tam olarak ortaya koyar (hareket denklemlerinde ayar bozon alanları kütlesizdir), ancak çözümler (temel durum ve uyarılmış durumlar) göstermez. Özellikle, fiziksel W ve Z ayar bozonları devasa hale gelir. W ve Z bozonlarının da ekstra bir polarizasyon durumu kazandığı bu olaya "Higgs mekanizması" denir. Elektrozayıf teorisinin şimdiye kadar erişilebilen enerjilerdeki deneylerle tam olarak uyuşmasına rağmen, simetri kırılması için gerekli bileşenler gizli kalır, ancak daha yüksek enerjilerde ortaya çıkarılamaz.

Elektrozayıf simetri kırılmasının en basit mekanizması, tek bir karmaşık alan ortaya koyar ve Higgs bozonunun varlığını tahmin eder . Tipik olarak, Higgs bozonu, kuantum mekaniksel dalgalanmaların kütlesinde, kendisini tanıtıldığı rolü oynayamayacağı kadar yüksek değerlere çıkaran düzeltmeler üretmesi anlamında "doğal değildir". Standart Model birkaç TeV'den daha düşük enerjilerde bozulmadığı sürece, Higgs kütlesi sadece parametrelerin hassas bir şekilde ayarlanmasıyla küçük tutulabilir .

Technicolor, yeni kütlesiz fermiyonlarla birleştirilmiş yeni bir ayar etkileşimi hipotezi kurarak bu sorunun önüne geçiyor. Bu etkileşim çok yüksek enerjilerde asimptotik olarak serbesttir ve enerji 246 GeV'lik elektrozayıf ölçeğe düştükçe güçlü ve sınırlayıcı hale gelir . Bu güçlü kuvvetler, bazıları Standart Modelin bir parçası olarak zayıf bir şekilde ölçülen, kütlesiz fermiyonların kiral simetrilerini kendiliğinden bozar. Bu, Higgs mekanizmasının dinamik versiyonudur. Elektrozayıf ayar simetrisi böylece kırılır ve W ve Z bozonları için kütleler üretilir .

Yeni güçlü etkileşim, Büyük Hadron Çarpıştırıcısında (LHC) erişilebilen enerjilerde bir dizi yeni kompozit, kısa ömürlü parçacıklara yol açar . Bu çerçeve doğaldır çünkü temel Higgs bozonu yoktur ve dolayısıyla parametrelerde ince ayar yoktur. Kuark ve lepton kütleleri de elektrozayıf ayar simetrilerini bozar, dolayısıyla onların da kendiliğinden ortaya çıkması gerekir. Bu özelliği dahil etmek için bir mekanizma, genişletilmiş technicolor olarak bilinir. Technicolor ve genişletilmiş technicolor , özellikle lezzet değiştiren nötr akımlar , hassas elektrozayıf testler ve üst kuark kütlesi gibi bir dizi fenomenolojik zorlukla karşı karşıya . Technicolor modelleri ayrıca genel olarak Higgs benzeri bozonları olabildiğince hafif tahmin etmez.125 GeV / c ² ; böyle bir parçacık, 2012 yılında Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki deneylerle keşfedildi. Bu sorunlardan bazıları, “yürüme tekniği” olarak bilinen bir teori sınıfıyla ele alınabilir.

Erken teknik

Technicolor, karakteristik enerji ölçeği $Λ$ _TC zayıf ölçeğin kendisi, $Λ$ _TC ≈ $F$ _EW ≡ 246 GeV olan yeni güçlü gösterge etkileşimleri tarafından elektrozayıf simetri kırılması teorisine verilen isimdir . Technicolor'un yol gösterici ilkesi "doğallık"tır: temel fiziksel fenomenler, onları tanımlayan Lagrange'da parametrelerin ince ayarını gerektirmemelidir. İnce ayarı oluşturan şey bir dereceye kadar öznel bir konudur, ancak temel skaler parçacıklara sahip bir teori tipik olarak çok ince ayarlıdır ( süpersimetrik olmadığı sürece ). Skalerin kütlesindeki ikinci dereceden sapma , $M'nin$ bir kısmının ayarlanmasını gerektirir , burada $M$ _çıplak , teorinin temel bir şekilde değiştiği enerji ölçeğidir. Standart Elektrozayıf modelinde $M$ _çıplak ~ 10 ¹⁵ GeV'e , ile (büyük birleşme kütle ölçeği) Higgs bozonu kütle $M$ _fiziksel = 100-500 GeV , kütle 10, en azından bir kısmı için ayarlanmıştır ²⁵ . ${\mathcal {O}}\left({\frac {M_{\mathrm {çıplak} }^{2}}{M_{\mathrm {fiziksel} }^{2}}}\sağ)$

Buna karşılık, elektrozayıf simetri kırılmasının doğal bir teorisi, tek madde alanları olarak fermiyonlarla asimptotik olarak serbest bir ayar teorisidir. Technicolor gösterge grubu G _TC'nin genellikle SU( $N$ _TC ) olduğu varsayılır . Kuantum (QCD) ile benzer bir şekilde bağlı olarak, aynı altında vektörel transforme kütlesiz Dirac "technifermions" bir ya da daha fazla ikili olduğu varsayılmaktadır kompleks temsil G _TC , . Bu nedenle, bu fermiyonların kiral bir simetrisi vardır , örneğin, hepsi G _TC'nin aynı karmaşık temsiline göre dönüşürlerse , SU( $N$ _f ) _L ⊗ SU( $N$ _f ) _R . QCD ile analojiyi sürdürürsek, çalışan mastar kuplajı $α$ _TC ( $μ$ ) spontan kiral simetri kırılmasını tetikler, teknifermiyonlar dinamik bir kütle elde eder ve bir dizi kütlesiz Goldstone bozonu ortaya çıkar. Teknifermiyonlar [SU(2) ⊗ U(1)] _{EW altında} sol-elli ikililer ve sağ-elli tekliler olarak dönüşürse, bu Goldstone bozonlarının üç lineer kombinasyonu, elektrozayıf ayar akımlarının üçüyle eşleşir . $T_{i\,\mathrm {L,R} }=(U_{i},D_{i})_{\mathrm {L,R} }\,,{\text{ for }}i= 1,2,...,{\tfrac {1}{2}}N_{\mathrm {f} }$

1973'te Jackiw ve Johnson ve Cornwall ve Norton, fermiyonların (vektörel olmayan) bir ayar etkileşiminin kendisini kırabileceği olasılığını inceledi; yani, ayar akımına bağlı bir Goldstone bozonu oluşturacak kadar güçlüdür. Abelyen göstergesi modellerini kullanarak, onlar gösterdi eğer böyle bir Goldstone bozonu Higgs mekanizması tarafından, bu "yemiş" olduğu oluşturulur şimdi masif ayar bozonunun boyuna bileşeni haline. Teknik olarak, ayar bozon yayıcısında görünen polarizasyon fonksiyonu $Π$ ( $p$ ² ),

\Delta _{\mu \nu }={\frac {\sol[{\frac {p_{\mu }p_{\nu }}{p^{2}}}-g_{\mu \nu }\sağ]}{~p^{2}\left[1-g^{2}\Pi \left(p^{2}\sağ)\sağ]~}}

bir kutup geliştirir $p$ ² = 0 Kalıntı $F$ ² Goldstone Bozon çürüme sabitinin kare ve ayar boson kütlesi elde $M$ ≈ $g kadar F$ . 1973'te Weinstein, kurucu fermiyonları SU(2) ⊗ U(1) altında "standart" şekilde dönüşen kompozit Goldstone bozonlarının zayıf bozon kütleleri oluşturduğunu gösterdi.

$(1)\qquad M_{\mathrm {W^{\pm }} }={\frac {1}{2}}g\,F_{\mathrm {EW} }\quad {\text{ ve }}\quad M_{\mathrm {Z} }={\frac {1}{2}}{\sqrt {g^{2}+{g'}^{2}}}F_{\mathrm {EW} }\equiv {\frac {M_{\mathrm {W} }}{\cos \theta _{\mathrm {W} }}}.$

Bu standart model ilişkisi, elektrozayıf çiftlerde temel Higgs bozonları ile sağlanır; %1'den daha iyi olduğu deneysel olarak doğrulanmıştır. Burada $g$ ve $g$ ', SU(2) ve U(1) ayar kaplinleridir ve zayıf karıştırma açısını tanımlar. $\tan \theta _{\mathrm {W} }={\frac {g'}{g}}$

Bir önemli fikri yeni elektro-skala, kütlesiz fermiyonların güçlü göstergesi etkileşimi $F$ _EW SU (2) ⊗ U (1) alt grubu zayıf ölçülmesinden, 1979 önerilmiştir olan küresel kiral simetri kendiliğinden dökümünü, tahrik Weinberg tarafından . Bu "technicolor" mekanizması, parametrelerin ince ayarının gerekli olmadığı için doğaldır .

Genişletilmiş teknik renk

Temel Higgs bozonları başka bir önemli görevi yerine getirir. Gelen Standart model , kuark ve leptonların da SU altında dönüştürmek için zorunlu kütlesiz (2) ⊗ U (1) sol elini çifti ve sağ elini kullanan tekliler. Higgs ikilisi bu fermiyonlarla çiftleşir. Vakum beklenti değerini geliştirdiğinde, bu elektrozayıf kırılmayı kuarklara ve leptonlara ileterek onlara gözlemlenen kütlelerini verir. (Genel olarak, elektrozayıf özdurum fermiyonları kütle özdurumları değildir, bu nedenle bu süreç aynı zamanda yüklü akım zayıf etkileşimlerinde gözlenen karıştırma matrislerini de indükler.)

Technicolor'da kuark ve lepton kütlelerini başka bir şey oluşturmalıdır. Temel skalerlerin girişinden kaçınan tek doğal olasılık, teknifermiyonların kuark ve leptonlarla eşleşmesine izin vermek için $G$ _TC'yi genişletmektir . Bu eşleşme, büyütülmüş grubun ayar bozonları tarafından indüklenir. O halde resim, teknifermiyonların, kuarkların ve leptonların aynı temsillerde yaşadığı büyük bir "genişletilmiş technicolor" (ETC) ayar grubu $G$ _ETC ⊃ $G$ _TC olduğudur . Bir veya daha fazla yüksek ölçekte $Λ$ _ETC , $G$ _ETC $G$ _TC'ye bölünür ve kuarklar ve leptonlar TC-singlet fermiyonları olarak ortaya çıkar. Tüm $α$ _TC ( $μ$ ) skala güçlü olur $Λ$ _TC ≈ $F$ _EW , fermiyonik kondensat formları. (Yoğunlaştırma ürünü vakum beklenti değeri technifermion bilenear arasında . Burada tahmin kuark kondensat naif boyutlu analizine dayanır QCD bir büyüklük sırasına doğru olarak olması beklenir.) Daha sonra, geçiş technifermion en dinamik, ilerleyebilmekte emisyon ve kitleler VB bozonlarının yeniden absorbe kütle $M$ _VB ≈ $g$ _VB $Λ$ _VB çok daha büyük $Λ$ _TC . Kuarklar ve leptonlar yaklaşık olarak verilen kütleleri geliştirirler. $\langle {\bar {T}}T\rangle _{\text{TC}}\yaklaşık 4\pi F_{\text{EW}}^{3}$ ${\ Displaystyle {\bar {T}}T}$ $q_{\text{L}}(\mathrm {veya} \,\,\ell _{\text{L}})\rightarrow T_{\text{L}}\rightarrow T_{\text{R }}\rightarrow q_{\text{R}}\,(\mathrm {veya} \,\,\ell _{\text{R}})$

$(2)\qquad m_{q,\ell }(M_{\text{ETC}})\yaklaşık {\frac {g_{\text{ETC}}^{2}\langle {\bar {T }}T\rangle _{\text{ETC}}}{M_{\text{ETC}}^{2}}}\yaklaşık {\frac {4\pi F_{\text{EW}}^{3} }{\Lambda _{\text{ETC}}^{2}}}\,.$

Burada, ETC bozon kütle ölçeğinde yeniden normalize edilen teknifermiyon kondensatı, $\langle {\bar {T}}T\rangle _{\text{ETC}}$

$(3)\qquad \langle {\bar {T}}T\rangle _{\text{ETC}}=\exp {\left(\int _{\Lambda _{\text{TC}}} ^{M_{\text{ETC}}}{\frac {d\mu }{\mu }}\gamma _{m}(\mu )\sağ)}\,\langle {\bar {T}}T \rangle _{\text{TC}}\,,$

burada $γ$ _m ( $μ$ ) $μ$ ölçeğinde teknifermiyon çift doğrusallığının anormal boyutudur . Denklem'deki ikinci tahmin. (2) QCD içinde olduğu gibi, varsayımına bağlıdır $α$ _TC ( $μ$ ) uzak olmayan yukarıda zayıflarsa $Λ$ _TC böylece anormal boyut, $γ$ _m arasında küçük yoktur. Genişletilmiş technicolor, 1979'da Dimopoulos ve Susskind ve Eichten ve Lane tarafından tanıtıldı. Kütlesi $m$ _$q$ ≈ 1 GeV olan ve $Λ$ _TC ≈ 246 GeV olan bir kuark için $Λ$ _ETC ≈ 15 TeV tahmin edilir . Bu nedenle, varsayılarak , $E$ _VB en azından bu büyük olacaktır. ${\ Displaystyle {\bar {T}}T}$ ${\ Displaystyle {\bar {T}}T}$ $g_{\text{ETC}}^{2}\gtrsim 1$

Kuark ve lepton kütleleri için ETC önerisine ek olarak, Eichten ve Lane, tüm kuark ve lepton kütlelerini oluşturmak için gereken ETC temsillerinin boyutunun, birden fazla elektrozayıf teknifermiyon ikilisi olacağını gösterdiğini gözlemledi. Eğer öyleyse, Higgs mekanizması tarafından tüketilenden daha fazla (kendiliğinden kırılmış) kiral simetri ve dolayısıyla daha fazla Goldstone bozonu olacaktır . Bunlar, ekstra kiral simetrilerin de standart model etkileşimleri ve ETC etkileşimleri tarafından açıkça kırılması nedeniyle kütle kazanmalıdır. Bu "sahte-Goldstone bozonlarına" technipion, $π$ _T denir . Dashen teoreminin bir uygulaması, ETC'nin kütlelerine katkısını verir

$(4)\qquad F_{\text{EW}}^{2}M_{\pi T}^{2}\yaklaşık {\frac {g_{\text{ETC}}^{2}\langle {\bar {T}}T{\bar {T}}T\rangle _{\text{ETC}}}{M_{\text{ETC}}^{2}}}\yaklaşık {\frac {16\ pi ^{2}F_{EW}^{6}}{\Lambda _{\text{ETC}}^{2}}}\,.$

Denklem'deki ikinci yaklaşım. (4) olduğunu varsayar . İçin $F$ _EW ≈ $N-$ _TC ≈ 246 GeV'e ve $N-$ _VB ≈ 15 TeV, bu katkı $M$ _$π$_T 50 GeV'e hakkındadır. ETC etkileşimleri , kuark ve lepton çiftlerine teknipyonların bağlanmasını ve oluşturulmasını sağladığından, bağlantıların Higgs benzeri olması beklenir; yani, kuarkların ve leptonların kütleleriyle kabaca orantılıdır. Bu, technipionların ağırlıklı olarak mümkün olan en ağır ve çiftlere çürümesinin beklendiği anlamına gelir . $\langle {\bar {T}}T{\bar {T}}T\rangle _{ETC}\yaklaşık \langle {\bar {T}}T\rangle _{ETC}^{2}$ $m_{q,\ell }$ ${\ Displaystyle {\bar {q}}q}$ ${\bar {\ell }}\ell$

Belki de, kuark kütle üretimi için VB çerçevesi üzerinde en yaygın olan bu VB etkileşimleri başlatma ihtimalleri, bir aroma değişen nötr akımı gibi işlemler $μ \to e + γ$ , $K L \to μ + e$ , ve indükleyen etkileşimleri ve karıştırılması. Sebebi katılan ETC akımlarının cebir olmasıdır nesil ima ve fermiyon kitle özdurumların açısından yazılı zaman, konserve lezzet için hiçbir neden yok ETC akımları. En güçlü kısıtlama, karıştırmaya aracılık eden ETC etkileşimlerinin Standart Modelden daha az katkıda bulunmasını gerektirmesinden kaynaklanmaktadır . Bu, 1000 TeV'den büyük bir etkin $Λ$ _ETC anlamına gelir . Gerçek $Λ$ _ETC , CKM benzeri karıştırma açısı faktörleri mevcutsa bir miktar azaltılabilir. Bu etkileşimler, olabileceği gibi, CP'yi ihlal ediyorsa, $ε$ -parametresinden gelen kısıtlama , etkin $Λ$ _ETC > 10 ⁴ TeV olmasıdır. Böyle büyük ETC kütle terazi minik kuark ima ve kitleler ve ETC katkıları lepton için $M$ _$π$_T ile çatışma içinde, bir kaç GeV'e en fazla bir LEP aranma $π$ _T de $Z$ ⁰ . $\left|\,\operatöradı {\Delta } S\,\right|=2{\text{ ve }}\left|\,\operatöradı {\Delta } B'\,\sağ|=2$ ${\text{K}}^{0}\leftrightarrow {\bar {\text{K}}}^{0}$ ${\text{B}}^{0}\leftrightarrow {\bar {\text{B}}}^{0}$ $m_{q,\ell }$ ${\ Displaystyle {\bar {q}}q^{\prime }}$ ${\bar {\ell }}\ell ^{\prime }$ ${\text{K}}\leftrightarrow {\bar {\text{K}}}$

Genişletilmiş technicolor, kuark ve lepton kütlelerinin ve karıştırma açılarının deneysel olarak erişilebilir etkileşimlerden ortaya çıkmasını gerektiren çok iddialı bir öneridir. Eğer başarılı bir model vardır, sadece o yüzden her üç aile vardır açıklıyor, kuark ve leptonlar (ve technipions) kütlelerini ve Karıştırmalar tahmin olmaz: onlar ETC gösterimleri içine sığacak olanlardır $q$ , , ve $T$ . Başarılı bir modelin inşasının çok zor olduğunun kanıtlanması şaşırtıcı olmamalıdır. ${\görüntüleme stili\el }$

yürüyüş tekniği

Kuark ve lepton kütleleri çift doğrusal teknifermiyon yoğunlaşmasının ETC kütle skalasının karesine bölünmesiyle orantılı olduğundan, eğer kondensat Denklem 2'deki zayıf- $α$ _TC tahmininin üzerine çıkarsa küçük değerlerinden kaçınılabilir . (2), . $\langle {\bar {T}}T\rangle _{\text{ETC}}\yaklaşık \langle {\bar {T}}T\rangle _{\text{TC}}\yaklaşık 4\pi F_{\text{EW}}^{3}$

1980'lerde, bunu yapmak için çeşitli dinamik mekanizmalar geliştirildi. Eğer 1981 yılında Holdom, önerdi $α$ _TC ( $μ$ büyük pozitifliği söz) ultraviyole nontrivial sabit noktaya geliştikçe, anormal boyut $γ$ _m için , gerçekçi kuark ve kitleler lepton ile ortaya çıkabilecek $Â$ _ETC bastırmak için yeterince büyük ETC-önledi karıştırma. Bununla birlikte, dört boyutlu bir ayar teorisinde önemsiz olmayan bir ultraviyole sabit noktası örneği oluşturulmamıştır. 1985'te Holdom, "yavaşça değişen" bir $α$ _TC'nin ( $μ$ ) tasavvur edildiği bir teknik renk teorisini analiz etti . Odak noktası, kiral kırılma ve hapsetme ölçeklerini ayırmaktı , ancak aynı zamanda böyle bir teorinin geliştirebileceğini ve böylece ETC ölçeğinin yükseltilmesine izin verebileceğini kaydetti . 1986'da Akiba ve Yanagida, $α$ _TC'nin ETC ölçeğine kadar sabit ve güçlü olduğunu varsayarak kuark ve lepton kütlelerini artırmayı da düşündüler . Aynı yıl, Yamawaki, Bando ve Matumoto , teknifermiyon yoğunlaşmasını artırmak için asimptotik olarak serbest olmayan bir teoride bir morötesi sabit nokta hayal ettiler. ${\ Displaystyle {\bar {T}}T}$ $K\sol sağ ok {\bar {K}}$ $\langle {\bar {T}}T\rangle _{\text{ETC}}$

1986'da Appelquist, Karabali ve Wijewardhana, yavaş çalışan veya "yürüyen" bir ayar eşlemesi ile asimptotik olarak serbest bir teknik renk teorisinde fermiyon kütlelerinin arttırılmasını tartıştılar. Yavaşlık, çok sayıda teknifermiyonun tarama etkisinden kaynaklandı, analiz iki döngülü pertürbasyon teorisi ile yapıldı. 1987'de Appelquist ve Wijewardhana bu yürüme senaryosunu daha fazla araştırdı. Analizi üç döngüye aldılar, yürümenin teknifermiyon kondensatında bir güç yasası geliştirmesine yol açabileceğini kaydettiler ve sonuçta ortaya çıkan kuark, lepton ve technipion kütlelerini tahmin ettiler. Kondensat artışı, ilişkili teknifermiyon kütlesinin renormalizasyon ölçeğinin bir fonksiyonu olarak kabaca doğrusal olarak yavaş yavaş azalması nedeniyle ortaya çıkar. Bu, Denklem'deki kondensat anormal boyutuna $γ$ _m karşılık gelir . (3) birliğe yaklaşmak (aşağıya bakınız).

1990'larda, yürüyüşün doğal olarak yaklaşık sabit bir nokta tarafından kızılötesinde hakim olan asimptotik olarak serbest ayar teorileri tarafından tanımlandığı fikri daha açık bir şekilde ortaya çıktı. Ultraviyole sabit nokta spekülatif önerisi farklı olarak, kızıl ötesi sabit noktalar fermiyon sayısı kaydıyla beta fonksiyonu olarak her iki halkanın en ortaya çıkan, asimptotik serbest teoriler içinde var olduğu bilinmektedir $, N$ _f büyük yeterlidir. Bu, 1974'te Caswell tarafından ilk iki döngülü hesaplamadan beri bilinmektedir. Eğer $N$ _f değerine yakındır asimptotik özgürlük kayıp edildiği, elde edilen sabit kızılötesi noktası, zayıf parametrik düzen olup , ve pertürbasyon teorik olarak güvenilir bir şekilde erişilebilir. Bu zayıf eşleşme sınırı, 1982'de Banks ve Zaks tarafından araştırıldı. ${\hat {N}}_{\text{f}}$ ${\hat {N}}_{\text{f}}-N_{\text{f}}$

Sabit nokta birleştirme $α$ _IR daha güçlü olur $, N$ _f düşürülür . Bazı kritik $N$ _fc değerinin altında eşleşme , kütlesiz teknifermiyonların kiral simetrisini kendiliğinden kırmak için yeterince güçlü hale gelir (> $α$ _$χ$_SB ) . Analiz tipik olarak iki döngülü pertürbasyon teorisinin ötesine geçmesi gerektiğinden, çalışan kuplajın tanımı $α$ _TC ( $μ$ ), sabit nokta değeri $α$ _IR ve şiral simetri kırılması için gerekli olan kuvvet $α$ _$χ$_SB , benimsenen özel yeniden normalleştirme şemasına bağlıdır. . için ; yani için $N$ _f hemen altında $, N$ _fc , evrimi $α$ _TC (μ) tarafından yönetilmektedir kızılötesi sabit nokta ve kırılma ölçek üzerinde momentum bir dizi için yavaş yavaş (yürüyüş) gelişecektir $Λ$ _TC . Karıştırmada yer alan birinci ve ikinci nesil kuarkların kütlelerinin bastırılmasının üstesinden gelmek için , bu aralığın neredeyse onların ETC ölçeğine, yani . Cohen ve Georgi, $γ$ _m = 1'in kendiliğinden kiral simetri kırılmasının, yani $γ$ _m ( $α$ _$χ$_SB ) = 1'in sinyali olduğunu savundu . Bu nedenle, yürüme- $α$ _TC bölgesinde, $γ$ _m ≈ 1 ve Denklemlerden. (2) ve (3), hafif kuark kütleleri yaklaşık olarak . ${\hat {N}}_{\text{f}}$ $0<{\frac {\alpha _{\text{IR}}-\alpha _{\chi {\text{SB}}}}{\alpha _{\text{IR}}}}\ll 1$ $M_{ETC}^{2}$ $K\sol sağ ok {\bar {K}}$ ${\mathcal {O}}(10^{3}{\hbox{ TeV}})$ ${\frac {M_{\text{ETC}}}}{\Lambda _{\text{TC}}}}$

$α$ _IR $α$ _$χ$_SB'nin hemen üzerinde olduğunda $α$ _TC'nin ( $μ$ ) geniş bir momentum aralığı için yürüdüğü fikri Lane ve Ramana tarafından önerildi. Açık bir model yaptılar, takip eden yürüyüşü tartıştılar ve hadron çarpıştırıcılarında yürüme tekniği fenomenolojisi tartışmalarında bunu kullandılar. Bu fikir, Appelquist, Terning ve Wijewardhana tarafından ayrıntılı olarak geliştirilmiştir. Kızılötesi sabit noktanın pertürbatif hesaplamasını , Schwinger-Dyson denklemine dayalı bir $α$ _$χ$_SB yaklaşıklığı ile birleştirerek , kritik $N$ _fc değerini tahmin ettiler ve ortaya çıkan elektrozayıf fiziği araştırdılar . 1990'lardan bu yana, yürüme tekniğiyle ilgili tartışmaların çoğu, kızılötesinde yaklaşık sabit bir nokta tarafından domine edildiği varsayılan teoriler çerçevesindedir. Bazıları ayar grubunun temel temsilinde teknifermiyonlar ve bazıları daha yüksek temsiller kullanan çeşitli modeller araştırılmıştır .

Technicolor kondensatın yürüyüş literatüründe tartışılanın ötesinde geliştirilebilme olasılığı, son zamanlarda Luty ve Okui tarafından "konformal technicolor" adı altında değerlendirilmiştir. Kızılötesi kararlı sabit bir nokta tasavvur ederler, ancak operatör için çok büyük bir anormal boyuta sahiptirler . Bunun örneğin şu anda kafes teknikleri kullanılarak incelenmekte olan teoriler sınıfında gerçekleştirilip gerçekleştirilemeyeceği görülecektir. ${\ Displaystyle {\bar {T}}T}$

Üst kuark kütlesi

Yürüme tekniği için yukarıda açıklanan geliştirme, birkaç TeV kadar düşük bir ETC ölçeği için bile ölçülen üst kuark kütlesini oluşturmak için yeterli olmayabilir . Bununla birlikte, ETC ayar bozon değişiminden kaynaklanan etkin dört teknifermiyon eşleşmesi güçlüyse ve kritik bir değerin hemen üzerinde ayarlanmışsa bu sorun ele alınabilir. Bu güçlü ETC olasılığının analizi, ek bir ( technicolor ) ayar etkileşimi olan bir Nambu–Jona–Lasinio modelinin analizidir . Teknifermiyon kütleleri, ETC ölçeğine (etkili teori üzerindeki sınır) kıyasla küçüktür, ancak bu ölçeğe göre neredeyse sabittir, bu da büyük bir üst kuark kütlesine yol açar. Bu fikirleri içeren tüm kuark kütleleri için tamamen gerçekçi bir ETC teorisi henüz geliştirilmemiştir. İlgili bir çalışma Miransky ve Yamawaki tarafından yapılmıştır. Bu yaklaşımla ilgili bir sorun, technicolor'un yol gösterici doğallık ilkesiyle çelişen bir dereceye kadar parametre ince ayarını içermesidir .

Higgs'in üst ve anti-üst kuarklardan oluşan birleşik bir durum olduğu, yakından ilişkili çalışmaların büyük bir kısmı, üst kuark yoğunlaşması , üst renk ve üst renk destekli teknik renk modelleridir; üst kuark ve diğer üçüncü nesil fermiyonlar.

kafes üzerinde Technicolor

Kafes ayar teorisi , güçlü bir şekilde etkileşime giren teknik renk teorilerine uygulanabilir, ilk ilkelerin yürüme ve konformal dinamikleri keşfetmesine izin veren, pertürbatif olmayan bir yöntemdir. 2007'de Catterall ve Sannino , simetrik temsilde iki çeşit Dirac fermiyonlu SU (2) ayar teorilerini incelemek için kafes ayar teorisini kullandılar ve sonraki çalışmalarla teyit edilen uygunluk kanıtlarını buldular.

2010 itibariyle , temel temsilde fermiyonlarla SU (3) ayar teorisi için durum o kadar net değildir. 2007'de Appelquist, Fleming ve Neil, bu tür teorilerde on iki aroma olduğunda, ancak sekiz olduğunda değil, önemsiz olmayan bir kızılötesi sabit noktanın geliştiğine dair kanıtlar bildirdi. Daha sonraki bazı çalışmalar bu sonuçları doğrularken, diğerleri kullanılan kafes yöntemlerine bağlı olarak farklı sonuçlar bildirmiştir ve henüz bir fikir birliği yoktur.

Hassas elektrozayıf ölçümler için bu teorilerin sonuçlarını dikkate almanın yanı sıra, bu konuları araştıran daha fazla kafes çalışmaları çeşitli araştırma grupları tarafından yürütülmektedir.

Tek renkli fenomenoloji

Standart Modelin ötesindeki herhangi bir fizik çerçevesi , elektrozayıf parametrelerin hassas ölçümleriyle uyumlu olmalıdır. Mevcut ve gelecekteki yüksek enerjili hadron çarpıştırıcılarında fizik ve evrenin karanlık maddesi için sonuçları da araştırılmalıdır.

Hassas elektrozayıf testler

1990'da, $S$ , $T$ ve $U$ fenomenolojik parametreleri Peskin ve Takeuchi tarafından Standart Model'in ötesinde fizikten elektrozayıf ışınımsal düzeltmelere katkıları ölçmek için tanıtıldı. Elektrozayıf kiral Lagrange parametreleriyle basit bir ilişkileri vardır. Peskin-Takeuchi analizi, Kennedy, Lynn, Peskin ve Stuart tarafından geliştirilen zayıf ışınımsal düzeltmeler için genel biçimciliğe dayanıyordu ve alternatif formülasyonlar da var.

$S$ , $T$ ve $U$ -parameters gelen elektro-ölçer boson yayıcılar düzeltmeler tarif standart model ötesinde fizik . Elektrozayıf akımların polarizasyon fonksiyonları ve spektral gösterimleri açısından aşağıdaki gibi yazılabilirler:

${\begin{hizalı}(5)\qquad S&=16\pi {\frac {d}{dq^{2}}}\left[\Pi _{33}^{\mathbf {yeni} } (q^{2})-\Pi _{3Q}^{\mathbf {yeni} }(q^{2})\sağ]_{q^{2}=0}\\&=4\pi \ int {\frac {dm^{2}}{m^{4}}}\left[\sigma _{V}^{3}(m^{2})-\sigma _{A}^{3} (m^{2})\right]^{\mathbf {yeni} };\\\\(6)\qquad T&={\frac {16\pi }{M_{Z}^{2}\sin ^ {2}2\theta _{W}}}\;\left[\Pi _{11}^{\mathbf {yeni} }(0)-\Pi _{33}^{\mathbf {yeni} }( 0)\right]\\&={\frac {4\pi }{M_{Z}^{2}\sin ^{2}2\theta _{W}}}\int _{0}^{\ infty }{\frac {dm^{2}}{m^{2}}}\left[\sigma _{V}^{1}(m^{2})+\sigma _{A}^{1 }(m^{2})-\sigma _{V}^{3}(m^{2})-\sigma _{A}^{3}(m^{2})\sağ]^{\ mathbf {yeni} },\end{hizalı}}$

yalnızca yeni, standart dışı model fiziğinin dahil edildiği yer. Miktarlar, Higgs bozonunun seçilen bazı referans kütlesi ile minimal bir Standart Modele göre hesaplanır ve deneysel alt sınır olan 117 GeV'den genişliğinin çok büyük olduğu 1000 GeV'ye kadar değişir. Bu parametreler standart model baskın düzeltmeler tarif için, yeni fizik kütle ölçeği çok daha büyük olmalıdır $M$ _$W$ ve $M$ _{$, Z$} , ve kaplin kuark ve leptonlardan kendi bağlantı göre bastırılması gereken yeni parçacıklara ayar bozonları. En hafif teknik vektör mezonları, $ρ$ _T ve $a$ _T , 200–300 GeV'den daha ağır olduğu sürece, technicolor için durum böyledir . $S$ ise TEV ölçeğinde yeni fizik duyarlıdır -parametre $T$ zayıf izospin kırma etkilerinin bir ölçüsüdür. $U$ -parametre genellikle yararlı değildir; technicolor teorileri de dahil olmak üzere çoğu yeni fizik teorisi buna ihmal edilebilir katkılarda bulunur.

$S$ ve $T$ -parameters içeren deneysel verilere küresel bir uydurma ile belirlenir Z den -pole veri LEP de CERN üst kuark ve $W$ Fermilab'da -kütle ölçümleri ve atomik parite ihlali ölçülmüş seviyeleri. Bu parametreler üzerindeki sonuç sınırları Parçacık Özelliklerinin Gözden Geçirilmesinde verilmiştir. $U$ = 0 varsayarsak , $S$ ve $T$ parametreleri küçüktür ve aslında sıfırla tutarlıdır:

$(7)\qquad {\begin{aligned}S&=-0.04\pm 0.09\,(-0.07),\\T&=0.02\pm 0.09\,(+0.09),\end{hizalı}}$

burada merkezi değer 117 GeV'lik bir Higgs kütlesine karşılık gelir ve Higgs kütlesi 300 GeV'ye yükseltildiğinde merkezi değere yapılan düzeltme parantez içinde verilir. Bu değerler, ilgili düzeltmelerin güvenilir bir şekilde hesaplanabildiği durumlarda, standart dışı model teorilerine sıkı kısıtlamalar getirir.

QCD benzeri teknik renk teorilerinde tahmin edilen $S$ parametresi , deneysel olarak izin verilen değerden önemli ölçüde büyüktür. Hesaplama, $S$ için spektral integralin en hafif $ρ$ _T ve $a$ _T rezonanslarının baskın olduğu veya QCD'den etkin Lagrange parametrelerinin ölçeklendirilmesiyle yapıldı. Bununla birlikte, yürüme tekniğinde, TeV ölçeğindeki ve ötesindeki fizik, QCD benzeri teorilerinkinden oldukça farklı olmalıdır. Özellikle, vektör ve eksenel vektör spektral fonksiyonlarına sadece en alttaki rezonanslar hakim olamaz. Kadar yüksek enerji katkıları olup olmadığı bilinmemektedir tanımlanabilir bir kule vardır $ρ$ _T ve $bir$ _T devletler veya pürüzsüz süreklilik. Conjectured edilmiş $ρ$ _T ve $bir$ _T katkılarını azaltan, (yaklaşık paritesi iki katına) ortakları yürüyüş teorilerine daha yakın dejenere olabilir $S$ . Bu fikirleri test etmek ve yürüme teorilerinde güvenilir $S$ tahminleri elde etmek için kafes hesaplamaları yapılıyor veya planlanıyor . $\sigma _{\text{V,A}}^{3}$

$T$ parametresindeki kısıtlama , ETC çerçevesinde üst kuark kütlesinin üretilmesi için bir sorun teşkil eder. Yürümeden elde edilen iyileştirme, ilişkili ETC ölçeğinin birkaç TeV kadar büyük olmasına izin verebilir, ancak – ETC etkileşimleri, büyük üst-alt kütle bölünmesine izin vermek için güçlü bir şekilde zayıf izospin kırılması olması gerektiğinden – $T$ parametresine katkı , çürüme hızının yanı sıra, çok büyük olabilir. $\mathrm {Z^{0}\rightarrow {\bar {b}}b}$

Hadron çarpıştırıcısı fenomenolojisi

İlk çalışmalar genellikle tek bir elektrozayıf ikili teknifermiyon ya da renk üçlü teknikuarkları ve renk tekil tekileptonların bir ikilisini (toplamda dört elektrozayıf ikili) içeren bir tekni-ailesinin varlığını varsayıyordu. Elektrozayıf ikililerin $N$ _D sayısı , doğru elektrozayıf ölçeğin üretilmesi için gereken bozunma sabiti $F'yi$ belirler , çünkü $F$ = $F$ _EW ⁄ √ $N$ _D = 246 GeV ⁄ √ $N$ _D . Minimal, tek-çift modelde, üç Goldstone bozonu (technipions, $π$ _T ) bozunma sabiti $F$ = $F$ _EW = 246 GeV'ye sahiptir ve elektrozayıf ayar bozonları tarafından yenir. En erişilebilir çarpıştırıcı sinyali, spin-bir'in hadron çarpıştırıcısında yok olma yoluyla üretilmesi ve ardından bunların bir çift uzunlamasına polarize zayıf bozona bozunması ve . 1.5–2.0 TeV'lik bir beklenen kütlede ve 300–400 GeV genişliğinde, bu tür $ρ$ _T'leri LHC'de keşfetmek zor olacaktır. Tek aileli bir model, $F$ = $F$ _EW ⁄ √ 4 = 123 GeV ile çok sayıda fiziksel teknolojiye sahiptir . Teknipion çiftlerine dönüşen buna uygun olarak daha düşük kütleli renkli tekli ve sekizli teknektörlerin bir koleksiyonu vardır. $Π$ _T ‘nin en ağır kuark ve çift lepton çürüme beklenmektedir. Daha düşük kütlelerine rağmen, $ρ$ _T 'ler minimal modeldekinden daha geniştir ve $π$ _T bozunmalarının arka planının bir hadron çarpıştırıcısında aşılmaz olması muhtemeldir. ${\ Displaystyle {\bar {q}}q}$ $\mathrm {\rho } _{\text{T}}^{\pm ,0}$ $\mathrm {W} _{\text{LP}}^{\pm }\mathrm {Z} _{\text{LP}}^{0}$ $\mathrm {W} _{\text{LP}}^{+}\mathrm {W} _{\text{LP}}^{-}$

Bu resim, yürüme tekniğinin ortaya çıkmasıyla değişti. $α$ _{$χ$ SB} , IR sabit nokta değeri $α$ _IR'nin hemen altında yer alırsa, yürüyen mastar eşleşmesi oluşur ; bu , ayar grubunun temel temsilinde çok sayıda elektrozayıf ikili , örneğin, yüksek boyutlu TC gösterimlerinde birkaç ikili gerektirir. . İkinci durumda, ETC temsilleri üzerindeki kısıtlamalar, genel olarak, temel temsilde de diğer teknifermiyonları ima eder. Her iki durumda da, bozunma sabiti olan $π$ _T teknikleri vardır . Bu , LHC'de erişilebilen en hafif teknektörlerin – $ρ$ _T , $ω$ _T , $a$ _T ( $I$ ^$G$ $J$ ^{$P C$} = 1 ⁺ 1 ⁻⁻ , 0 ⁻ 1 ⁻⁻ , 1 ⁻ 1 ⁺⁺ ) – çok aşağıda kütlelere sahip olduğu anlamına gelir. bir TeV. Birçok technifermiyona sahip teoriler sınıfına düşük ölçekli technicolor denir. $F\ll F_{EW}$ $\Lambda _{TC}\ll F_{EW}$ $F\ll F_{EW}$

Yürüyen technicolor'un ikinci bir sonucu, spin-one technihadronların bozunmalarıyla ilgilidir. Teknipion kütleleri (bkz. Denklem (4)) olduğundan, yürümek onları diğer teknihadron kütlelerinden çok daha fazla geliştirir. Dolayısıyla, en hafif $M$ _$ρ$_{_T} < 2 $M$ _$π$_{_{T olması}} ve ışık teknektörlerinin iki ve üç- $π$ _T bozunma kanallarının kapalı olması çok olasıdır. Bu ayrıca, bu teknektörlerin çok dar olduğu anlamına gelir. En olası iki cisim kanalları , $W$ _L $W$ _L , $γ$ $π$ _T ve $γ$ $W$ _L'dir . En hafif teknektörlerin $W$ _L' ye bağlanması $F$ ⁄ $F$ _EW ile orantılıdır . Böylece, tüm bozunma hızları, güçleri veya ince yapı sabiti tarafından bastırılır ve birkaç GeV'lik ( $ρ$ _{T için} ) toplam genişlikleri bir GeV'nin birkaç onda birine ( $ω$ _T ve _{T için} ) verir. $M_{\pi _{T}}^{2}\propto \langle {\bar {T}}T{\bar {T}}T\rangle _{M_{ETC}}$ $\mathrm {W} _{\mathrm {L} }^{\pm ,0}\mathrm {\pi } _{T}$ $\sol[{\frac {F}{F_{EW}}}\sağ]^{2}\ll 1$

Yürüyen technicolor'un daha spekülatif bir sonucu, $S$ parametresine katkısı dikkate alınarak motive edilir . Yukarıda belirtildiği gibi, $S$ _TC'yi tahmin etmek için yapılan olağan varsayımlar bir yürüme teorisinde geçersizdir. Özellikle, $S$ _TC'yi değerlendirmek için kullanılan spektral integrallere yalnızca en $altta bulunan ρ$ _T ve $a$ _T hakim olamaz ve $S$ _TC küçük olacaksa, $ρ$ _T ve $a$ _T'nin kütleleri ve zayıf akım kuplajları olabilir. QCD'de olduklarından daha neredeyse eşit olabilirler.

Daha fazla parite-iki katına çıkmış bir spektrum olasılığı da dahil olmak üzere, düşük ölçekli tek renkli fenomenoloji, bir dizi kural ve bozulma genliği halinde geliştirilmiştir. Tevatron'da ölçülen bir $W$ bozonu ile bağlantılı olarak üretilen jet çiftlerinde bir fazlalığın Nisan 2011'de duyurulması, Eichten, Lane ve Martin tarafından düşük ölçekli technicolor teknolojisinin olası bir sinyali olarak yorumlandı.

Düşük ölçekli technicolor'un genel şeması, sınır yaklaşık 700 GeV'nin üzerine çıkarsa pek bir anlam ifade etmez. LHC bunu keşfedebilmeli veya ekarte edebilmelidir. Teknipyonlara ve oradan da ağır kuark jetlerine bozunma içeren aramalar, üretimden gelen arka planlar tarafından engellenir ; oranı Tevatron'dakinden 100 kat daha fazladır. Sonuç olarak, BHÇ'deki düşük ölçekli teknikolor keşfi olumlu sinyal-arka oranları olan-leptonik son durum kanalların dayanır: , ve . $M_{\rho _{T}}$ ${\ Displaystyle {\bar {t}}t}$ $\rho _{T}^{\pm }\rightarrow W_{L}^{\pm }Z_{L}^{0}$ $a_{T}^{\pm }\rightarrow \gamma W_{L}^{\pm }$ $\omega _{T}\rightarrow \gamma Z_{L}^{0}$

Karanlık madde

Technicolor teorileri doğal olarak karanlık madde adayları içerir. Neredeyse kesinlikle, en altta yatan teknibaryonun, bir teknirenk-singlet bağlı teknifermiyon halinin, evrenin evriminde hayatta kalmaya yetecek kadar kararlı olduğu modeller inşa edilebilir. Teknik renk teorisi düşük ölçekliyse ( ), baryonun kütlesi 1-2 TeV'den fazla olmamalıdır. Değilse, çok daha ağır olabilir. Teknibaryon elektriksel olarak nötr olmalı ve bolluğu üzerindeki kısıtlamaları karşılamalıdır. Karanlık madde arama deneylerinden elde edilen dönüşten bağımsız karanlık madde-nükleon kesitleri üzerindeki sınırlar göz önüne alındığında (ilgilenen kitleler için), elektrozayıf nötr (zayıf izospin $T$ ₃ = 0) olması da gerekebilir . Bu düşünceler, "eski" tek renkli karanlık madde adaylarının LHC'de üretilmesinin zor olabileceğini düşündürmektedir. $F\ll F_{EW}$ $\lesssim 10^{-42}\,\mathrm {cm} ^{2}$

LHC'de erişilebilecek kadar hafif olan farklı bir technicolor karanlık madde adayları sınıfı, Francesco Sannino ve işbirlikçileri tarafından tanıtıldı . Bu durumlar, onları çürümeye karşı kararlı kılan küresel bir yüke sahip olan sahte Goldstone bozonlarıdır.

Languages

In other projects