Верхний кварковый конденсат - Top quark condensate
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 мезонов в сильных взаимодействиях. Топ-кварк очень тяжелый, с измеренной массой примерно 174 ГэВ (сравнимо с электрослабым масштабом ), поэтому его юкавское взаимодействие имеет порядок единицы, что предполагает возможность динамики сильного взаимодействия на высоких энергетических масштабах. Эта модель пытается объяснить, как электрослабая шкала может соответствовать массе топ-кварка.
История
Идея была описана Йоитиро Намбу и впоследствии развита Миранским, Танабаши и Ямаваки (1989) и Бардином, Хиллом и Линднером (1990), которые соединили теорию с ренормализационной группой и улучшили ее 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). и Хилл, «инфракрасная» фиксированная точка изначально предсказывала, что топ-кварк будет тяжелым, вопреки преобладающему мнению начала 1980-х годов. Действительно, в 1995 г. был открыт топ-кварк с большой массой 174 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 . Прогноз фиксированной точки ренормализационной группы Стандартной модели составляет около 220 ГэВ, а наблюдаемая максимальная масса примерно на 20% ниже, чем это предсказание. Самые простые модели верхней конденсации теперь исключены открытием на LHC бозона Хиггса с массой 125 ГэВ. Однако расширенные версии теории, вводящие больше частиц, могут согласовываться с наблюдаемыми массами топ-кварка и бозона Хиггса.
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 указывать на богатую спектроскопию новых составных полей Хиггса в энергетических масштабах, которые можно исследовать с помощью LHC и его усовершенствований.
Общая идея составного бозона Хиггса, фундаментальным образом связанного с топ-кварком, остается убедительной, хотя полные детали еще не понятны.