En física de partículas , la teoría del condensado del quark top (o condensación superior ) es una alternativa al campo fundamental de Higgs del modelo estándar , donde el bosón de Higgs es un campo compuesto, compuesto por el quark top y su antiquark . Los pares de quark top - antiquark están unidos por una nueva fuerza llamada topcolor , análoga a la unión de los pares de Cooper en un superconductor BCS, o mesones en las interacciones fuertes. La idea de la unión de los quarks superiores está motivada porque es comparativamente pesado, con una masa medida de aproximadamente 173 GeV (comparable a la escala electrodébil ), por lo que su acoplamiento Yukawa es de orden unitario, lo que sugiere la posibilidad de una fuerte dinámica de acoplamiento en altas escalas de energía. Este modelo intenta explicar cómo la escala electrodébil puede coincidir con la masa del quark top.
Historia
La idea fue descrita por Yoichiro Nambu [ cita requerida ] y posteriormente desarrollada por Miransky, Tanabashi y Yamawaki (1989) [1] [2] y Bardeen, Hill y Lindner (1990), [3] que conectaron la teoría con el grupo de renormalización , y mejoró sus predicciones.
El grupo de renormalización revela que la condensación del quark top se basa fundamentalmente en el " punto fijo infrarrojo " para el acoplamiento Higgs-Yukawa del quark top, propuesto por Pendleton y Ross (1981). [4] y Hill, [5] El punto fijo 'infrarrojo' predijo originalmente que el quark top sería pesado, contrariamente a la opinión predominante de principios de la década de 1980. De hecho, el quark top se descubrió en 1995 con una gran masa de 175 GeV. El punto fijo infrarrojo implica que está fuertemente acoplado al bosón de Higgs a energías muy altas, correspondientes al polo Landau del acoplamiento Higgs-Yukawa. A esta alta escala se forma un Higgs en estado límite, y en el "infrarrojo", el acoplamiento se relaja a su valor medido de unidad de orden por el grupo de renormalización . La predicción de punto fijo del grupo de renormalización del modelo estándar es de aproximadamente 220 GeV y aproximadamente un 25% más alta que la masa superior observada.
Los modelos de condensación superior más simples también predijeron que la masa del bosón de Higgs sería de aproximadamente 250 GeV, y ahora han sido descartados por el descubrimiento del bosón de Higgs por parte del LHC a una escala de masa de 125 GeV. Sin embargo, las versiones extendidas de la teoría, que introducen más partículas, pueden ser consistentes con la masa observada del quark top.
Futuro
El bosón de Higgs compuesto surge de forma natural en los modelos Topcolor , que son extensiones del modelo estándar que utilizan una nueva fuerza análoga a la cromodinámica cuántica . Para ser natural, sin un ajuste fino excesivo (es decir, para estabilizar la masa de Higgs a partir de grandes correcciones radiativas), la teoría requiere una nueva física a una escala de energía relativamente baja. Al colocar la nueva física a 10 TeV, por ejemplo, el modelo predice que el quark superior será significativamente más pesado de lo observado (alrededor de 600 GeV frente a 171 GeV). Los modelos Top Seesaw , también basados en Topcolor , eluden esta dificultad.
La masa de quark superior predicha llega a un acuerdo mejorado con el punto fijo si hay muchos escalares de Higgs adicionales más allá del modelo estándar. Esto puede estar indicando una rica espectroscopia de nuevos campos compuestos de Higgs a escalas de energía que se pueden probar con el LHC y sus actualizaciones. [6] [7]
La idea general de un bosón de Higgs compuesto, conectado de manera fundamental al quark top, sigue siendo convincente, aunque aún no se comprenden todos los detalles.
Ver también
Referencias
- ^ Miransky, VA; Tanabashi, Masaharu; Yamawaki, Koichi (1989). "Simetría dinámica electrodébil rompiendo con gran dimensión anómala y condensado de quark t". Physics Letters B . Elsevier BV. 221 (2): 177–183. Código Bibliográfico : 1989PhLB..221..177M . doi : 10.1016 / 0370-2693 (89) 91494-9 . ISSN 0370-2693 .
- ^ Miransky, VA; Tanabashi, Masaharu; Yamawaki, Koichi (10 de junio de 1989). "¿Es el t Quark responsable de la masa de bosones W y Z?". Modern Physics Letters A . World Scientific. 04 (11): 1043–1053. Código Bibliográfico : 1989MPLA .... 4.1043M . doi : 10.1142 / s0217732389001210 . ISSN 0217-7323 .
- ^ Bardeen, William A .; Hill, Christopher T. y Lindner, Manfred (1990). "Mínima ruptura de simetría dinámica del modelo estándar". Physical Review D . 41 (5): 1647–1660. Código Bibliográfico : 1990PhRvD..41.1647B . doi : 10.1103 / PhysRevD.41.1647 . PMID 10012522 .
- ^ Pendleton, B .; Ross, GG (1981). "Predicciones de masa y ángulo de mezcla desde puntos fijos infrarrojos". Physics Letters B . Elsevier BV. 98 (4): 291-294. doi : 10.1016 / 0370-2693 (81) 90017-4 . ISSN 0370-2693 .
- ^ Hill, CT (1981). "Masas de Quark y Lepton de puntos fijos del grupo de Renormalización". Physical Review D . 24 (3): 691. Código Bibliográfico : 1981PhRvD..24..691H . doi : 10.1103 / PhysRevD.24.691 .
- ^ Hill, Christopher T .; Machado, Pedro; Thomsen, Anders; Turner, Jessica (2019). "¿Dónde están los próximos bosones de Higgs?". Revisión física . D100 (1): 015051. arXiv : 1904.04257 . Código Bibliográfico : 2019PhRvD.100a5051H . doi : 10.1103 / PhysRevD.100.015051 . S2CID 104291827 .
- ^ Hill, Christopher T .; Machado, Pedro; Thomsen, Anders; Turner, Jessica (2019). "Democracia escalar". Physical Review D . 100 (1): 015015. arXiv : 1902.07214 . Código bibliográfico : 2019PhRvD.100a5015H . doi : 10.1103 / PhysRevD.100.015015 . S2CID 119193325 .