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1、Note on TeV Scale Universal Seesaw, Vacuum Stability and Heavy Higgs刘语涵2016/9/21Presentation outline1Why we need this model beyond SM2The Feature of Universal Seesaw Model3Main Results4Left-Right Seesaw Model5耦合项的重整化群演化 (RGE) 与真空稳定性6轻、重 Higgs 的现象学2Why we need this model beyond SM标准模型中 Higgs 波色子 的标量自
2、耦合将会在质量量级大 于 1010GeV 时变为负值，这会使得 Higgs 势的最小值减小， 导致真空的不稳定以及宇宙在未来发生相变。为了使得真空在 高能的区间保持稳定，我们需要超出标准模型的其他模型Why we need this model beyond SM3The Feature of Universal Seesaw Model夸克与带电的轻子质量来自于广义的 seesw 机制中的 TeV 量级矢量费米子Universal seesaw 使用了在带有宇称对称性的群 GLR= SU(2)L SU(2)R U(1)BL基础上的左右手对称 性的模型对称性破缺来自于两个 Higgs 对子，一
3、个为 SU(2)L, 另一 个为 SU(2)R, 从而我们有一个额外的右手 doublet Higgs 波色子，这是超出标准模型的 Higgs 场的。 （另外一个就 是 126GeV 的 Higgs 波色子）它们都是中性的 Higgs 场。这样，我们就可以解决标准模型中真空的稳定性问题The Feature of Universal Seesaw Model4Main Results解决标准模型的真空稳定性问题找到额外的 Higgs 波色子的质量下界0.4 0 时，full gauge symmetry 在势能最小值处破缺为 U(1)em:L=12(0 vL) (4)R=12(0 vR) (5
4、)Left-Right Seesaw Model7粒子构成代入并计算其最小值点，即对 vL,vR求偏导等于 0，再检验二 阶导，得到最小值处应满足：v2L=212L 22 R 2(421 22)v2R=222L+ 212 R 2(421 22)(6)这个结果与原文献的结果略有不同。Left-Right Seesaw Model8粒子构成 CP-even Higgs 质量矩阵为： (21v2L2vLvR 2vLvR21v2R) (7)求解这个矩阵的本征值，得到：m = 1(v2L+ v2 R) 1(v2L+ v2R)2+ (21)2v2Lv2 R(8)在近似 vR vL下，得到两个近似质量：M2
5、h= 21(1 22 421v2L)M2H= 21v2 R(9)Left-Right Seesaw Model9Yukawa 相互作用与费米子质量 相互作用项的拉格朗日量为：这个拉氏量中没有左手与右手 light quarks 的耦合。在 SLRM 中，夸克通过 seesaw mechanism 获得质量，比如对于 top sector, 有(012YtvL12Y tvRMP3)(10)得到质量 m 的本征方程：m(m MP3) 1 2Y2 tvLvR= 0(11)Left-Right Seesaw Model10Yukawa 相互作用与费米子质量当 MP3 m 时，可以得到解为：mt Y2t
6、vLvR 2MP3(12)然而这个解与文中的解相差负号，并且我们知道，质量不可能 是负的。 如果我们知道 mt，并且有 MP3 vR，就可以得到 Yt 1。 并且通过计算可以知道 Yt的取值比其在标准模型中的取值要 大。在可行域内，MP3= vR,MF此时的 函数与有效标准模型不同。其中耦合项的重整化群演化 (RGE) 与真空稳定性14RGE 方程在 MF,vR量级以下的情况 = vR,MF 为了使有效标准模型的耦合与 SLRM 对应，我们有如下对应 关系： U(1) 度规的对应关系： 1 Y(vR)=3 51 3R(vR)+2 51 BL(vR)(13) 与 1,2的对应关系：(vR) =
7、1(vR)(1 22(vR) 421(vR)(14)这个关系在现象学中将非常有用。在 vR量级上，1总是 比 大。 Yukawa 耦合的对应关系：hf(vR)2Y2f(vR)vR 2MF(15)耦合项的重整化群演化 (RGE) 与真空稳定性15真空稳定性与 Universal Seesaw在标准模型中只有一个 Higgs 场，真空稳定要求 满足 () 0 对所有的质量 成立。然而在 1010处 为负值，此 时真空不稳定。 在 SLRM 中，真空稳定的条件为 1 0 以及 21+ 2 0 对 于所有的 都成立。通过适当选取 2, 我们可以增大 1至 vR 量级而不与观测的 Higgs 质量冲突。
8、然而 1也不能无穷大， 它具有上界。 在数值计算中，我们将假设：MF= MP3= MN3= ME3(16)在 vR量级，当 vR给定时，Yukawa 耦合只由 MF的数值决 定。给定 vR后，在 SLRM 中只有两个自由参量：1与 MF。耦合项的重整化群演化 (RGE) 与真空稳定性16真空稳定性与 Universal Seesaw 在 vR= 3TeV 与 vR= 5TeV 的情况下的数值计算结果：Figure: 绿色代表参数区间可行的解，蓝色代表真空不稳定区域，红 色代表微绕不可行区域其中微绕论成立要求 1 3.耦合项的重整化群演化 (RGE) 与真空稳定性17真空稳定性与 Univers
9、al Seesaw从图中可以得出：1的限制为 (vR) 1(vR) 0.25Higgs 质量处于区间 2 0.1,2 0.25v R 0.4,0.7vR, 并且上界几乎与 vR 无关，而下界与 vR和 MF有较弱的关系。MF vR从而在 SLRM 的 TeV 量级中存在一个 heavy Higgs. 这个 heavy Higgs 在 LHC 是有可能被探测到的。下一节我们将讨论 LHC 中与这个新预测粒子有关的现象学。 此外，这里需要指出，只有正的 2才能保持真空稳定。为了 使真空在大一统 (GUT) 的量级依然稳定，我们还需要 MF很 小。耦合项的重整化群演化 (RGE) 与真空稳定性18轻、重 Higgs 的现象学h 衰变三重 Higgs 耦合LHC 中重 Higgs 的产生与衰变轻、重 Higgs 的现象学19
