Technicolor
| Title: | Technicolor |
| Author(s): | Antola, Matti |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Physical Sciences |
| Discipline: | Theoretical Physics |
| Language: | English |
| Acceptance year: | 2008 |
| Abstract: |
In technicolor theories the scalar sector of the Standard Model is replaced by a strongly interacting sector. Although the Standard Model has been exceptionally successful, the scalar sector causes theoretical problems that make these theories seem an attractive alternative.
I begin my thesis by considering QCD, which is the known example of strong interactions. The theory exhibits two phenomena: confinement and chiral symmetry breaking. I find the low-energy dynamics to be similar to that of the sigma models.
Then I analyze the problems of the Standard Model Higgs sector, mainly the unnaturalness and triviality. Motivated by the example of QCD, I introduce the minimal technicolor model to resolve these problems. I demonstrate the minimal model to be free of anomalies and then deduce the main elements of its low-energy particle spectrum. I find the particle spectrum contains massless or very light technipions, and also technibaryons and techni-vector mesons with a high mass of over 1 TeV.
Standard Model fermions remain strictly massless at this stage. Thus I introduce the technicolor companion theory of flavor, called extended technicolor. I show that the Standard Model fermions and technihadrons receive masses, but that they remain too light. I also discuss flavor-changing neutral currents and precision electroweak measurements.
I then show that walking technicolor models partly solve these problems. In these models, contrary to QCD, the coupling evolves slowly over a large energy scale. This behavior adds to the masses so that even the light technihadrons are too heavy to be detected at current particle accelerators. Also all observed masses of the Standard Model particles can be generated, except for the bottom and top quarks.
Thus it is shown in this thesis that, excluding the masses of third generation quarks, theories based on walking technicolor can in principle produce the observed particle spectrum.
Teknivärillä viitataan kategoriaan malleja, joissa standardimallin Higgsin sektori korvataan vahvasti vuorovaikuttavalla, QCD:n kaltaisella sektorilla. Vaikka Standardimallin ennusteet on todettu poikkeuksellisen tarkasti paikkaansapitäviksi, Higgsin sektori aiheuttaa teoreettisia ongelmia jotka tekevät tekniväriin perustuvat mallit houkutteleviksi.
Aloitan tutkielman selvittämällä QCD:n matalan energian dynamiikkaa. Siinä näkyy kaksi ilmiötä: kaikki havaitut hiukkaset ovat värineutraaleja, ja QCD:n globaali kiraalisymmetria on spontaanisti rikkoutunut. Osoitan, että QCD:n matalan energian dynamiikka on samankaltaista kuin sigma-malleissa.
Seuraavaksi tutkin Standardimallin Higgsin sektorin ongelmia, pääasiassa luonnottomuutta ja triviaalisuutta. Näiden korjaamiseksi esittelen QCD:n esimerkin mukaisen minimaalisen teknivärimallin, ja osoitan että mallissa ei ole mitta-anomalioita. Tarkastelen myös teorian matalan energian hiukkasspektriä. Hiukkasspektrissä on massattomia tai kevyitä teknipioneja, sekä yli TeV:n painavia tekni-vektori mesoneja ja teknibaryoneja.
Standardimallin fermionit ovat tässä vaiheessa täysin massattomia. Jotta näille fermioneille voidaan generoida massa, täytyy olettaa laajennettu tekniväri. Hiukkasspektri muuttuu massallisiksi, mutta painavimpien standardimallin hiukkasten massoja ei voida selittää. Teoria tuottaa muitakin fenomenologisia ongelmia, kuten makua vaihtavia virtoja.
Näiden ongelmien ratkaisemiseksi esittelen kävelevän teknivärin, jossa vastoin QCD:n esimerkkiä kytkentävakio kasvaa hitaasti suuren energiaskaalan ylitse. Tämä nostaa massoja niin suuriksi, että teknihadroneita ei ole voitu havaita nykyisillä kiihdyttimillä. Myös kaikkien Standardimallin fermionien paitsi top ja bottom kvarkkien massat ovat selitettävissä.
Siten osoitan tutkielmassani, että lukuunottamatta kolmannen sukupolven kvarkkien suuria massoja, kävelevään tekniväriin perustuvat mallit voivat periaatteessa tuottaa havaitun hiukkasspektrin.
|
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| technico.pdf | 410.5Kb |
This item appears in the following Collection(s)
-
Faculty of Science [4270]