En física de partículas , la teoría del condensado del quark top (o condensación top ) es una alternativa al campo de Higgs fundamental del modelo estándar , donde el bosón de Higgs es un campo compuesto, compuesto por el quark top y su antiquark . Los pares top quark - 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. El quark top es muy pesado, con una masa medida de aproximadamente 174 GeV .(comparable a la escala electrodébil ), por lo que su acoplamiento Yukawa es de orden unidad, lo que sugiere la posibilidad de una fuerte dinámica de acoplamiento a escalas de alta energía. Este modelo intenta explicar cómo la escala electrodébil puede coincidir con la masa del quark top.
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] quienes conectaron la teoría con la 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 a principios de la década de 1980. De hecho, el quark top fue descubierto en 1995 con una gran masa de 174 GeV. El punto fijo infrarrojo implica que está fuertemente acoplado al bosón de Higgs a muy altas energías, correspondiente al polo de Landau .del acoplamiento Higgs-Yukawa. A esta escala alta se forma un Higgs de estado límite, y en el 'infrarrojo', el acoplamiento se relaja a su valor medido de orden unidad por el grupo de renormalización . La predicción de punto fijo del grupo de renormalización del modelo estándar es de aproximadamente 220 GeV, y la masa superior observada es aproximadamente un 20% más baja que esta predicción. Los modelos de condensación superior más simples ahora están descartados por el descubrimiento del LHC del bosón de Higgs a una escala de masa de 125 GeV. Sin embargo, las versiones extendidas de la teoría, que introducen más partículas, pueden ser consistentes con las masas observadas del quark top y del bosón de Higgs.
El bosón compuesto de Higgs surge de forma natural en los modelos Topcolor , que son extensiones del modelo estándar utilizando una nueva fuerza análoga a la cromodinámica cuántica . Para ser natural, sin un ajuste fino excesivo (es decir, para estabilizar la masa de Higgs de grandes correcciones radiativas), la teoría requiere una nueva física a una escala de energía relativamente baja. Situando la nueva física en 10 TeV, por ejemplo, el modelo predice que el quark top es significativamente más pesado de lo observado (alrededor de 600 GeV frente a 171 GeV). Los modelos Top Seesaw , también basados en Topcolor , evitan esta dificultad.
La masa predicha del quark top 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 pueden probarse con el LHC y sus actualizaciones. [6] [7]
La idea general de un bosón de Higgs compuesto, conectado de manera fundamental con el quark top, sigue siendo convincente, aunque es posible que aún no se comprendan todos los detalles.