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condensado de quark top

En física de partículas , la teoría del condensado del quark top (o condensación top ) es una alternativa al campo fundamental de Higgs del Modelo Estándar , donde el bosón de H...

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En física de partículas , la teoría del condensado del quark top (o condensación top ) es una alternativa al campo fundamental de Higgs del Modelo Estándar , donde el bosón de Higgs es un campo compuesto , formado por el quark top y su antiquark . Los pares quark top - antiquark están unidos por una nueva fuerza llamada color top , análoga a la unión de pares de Cooper en un superconductor BCS o de 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 de Yukawa es del orden de la unidad, lo que sugiere la posibilidad de una dinámica de acoplamiento fuerte a altas energías. Este modelo intenta explicar cómo la escala electrodébil puede coincidir con la masa del quark top. 

Modelos originales

La idea fue descrita por Yoichiro Nambu y posteriormente desarrollada por Miransky, Tanabashi y Yamawaki (1989) [ 1 ] [ 2 ] y William A. Bardeen , Christopher T. Hill y Manfred Lindner (1990), [ 3 ] quienes conectaron la teoría con el grupo de renormalización y mejoraron 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, contrario a la visión predominante de 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 energías muy altas, correspondientes al polo de Landau del acoplamiento Higgs-Yukawa. A esta alta escala se forma un Higgs de estado ligado, y en el "infrarrojo", el acoplamiento se relaja a su valor medido de orden de la unidad por el grupo de renormalización . La predicción del punto fijo del grupo de renormalización del Modelo Estándar es de aproximadamente 220  GeV, y la masa del top observada es aproximadamente un 20% menor que esta predicción. Los modelos más simples de condensación del quark top quedan descartados por el descubrimiento del bosón de Higgs en el LHC , con una masa de 125  GeV. Sin embargo, las versiones extendidas de la teoría, que introducen más partículas, pueden ser compatibles con las masas observadas del quark top y del bosón de Higgs.

El bosón de Higgs compuesto surge "naturalmente" en los modelos Topcolor , que son extensiones del modelo estándar que utilizan una fuerza hipotética análoga a la cromodinámica cuántica . Para ser "natural", es decir, sin un ajuste fino excesivo (para estabilizar la masa del Higgs frente a grandes correcciones radiativas), la hipótesis requiere nueva física a una escala de energía relativamente baja. Al situar la nueva física a 10  TeV, por ejemplo, el modelo predice que el quark top es significativamente más pesado que el observado (alrededor de 600  GeV frente a 171  GeV). Los modelos Top Seesaw , también basados ​​en Topcolor , sortean esta dificultad.

Condensación superior, redux

El modelo original de condensación mínima del top predijo que la masa del bosón de Brout-Englert-Higgs sería aproximadamente el doble del valor observado de 125  GeV. Sin embargo, esto se basó en el modelo de Nambu-Jona-Lasinio, que carece de una función de onda interna, ϕ(r) .{\displaystyle \ \phi (r)~.}Esto se convierte en un gran efecto cuando la constante de acoplamiento está cerca de su valor crítico y debe incluirse. Hill reformuló recientemente el modelo NJL  , utilizando "campos bilocales" y topcolor , que incluye ϕ(r) ,{\displaystyle \ \phi (r)\ ,}y obtuvo una excelente concordancia con los valores experimentales de la masa del quark top y la masa del bosón de Higgs (equivalentemente, el acoplamiento cuártico del modelo estándar). λ {\displaystyle \ \lambda \ }). La teoría requiere pocos ajustes finos y predice nuevos bosones de gauge ("colorones") con una escala de masa de 5–7  TeV, posiblemente accesibles al LHC del CERN . [ 6 ] 

Véase también

Referencias

  1. ↑ Miransky, VA; Tanabashi, Masaharu; Yamawaki, Koichi (abril de 1989). "Ruptura dinámica de la simetría electrodébil con gran dimensión anómala y condensado de quarks t". Physics Letters B . 221 (2): 177– 183. Bibcode : 1989PhLB..221..177M . doi : 10.1016/0370-2693(89)91494-9 .
  2. ↑ Miransky, VA; Tanabashi, Masaharu; Yamawaki, Koichi (10 de junio de 1989). "¿Es el quark t responsable de la masa de los bosones W y Z?". Modern Physics Letters A . 04 (11). World Scientific: 1043– 1053. Bibcode : 1989MPLA....4.1043M . doi : 10.1142/s0217732389001210 .
  3. ↑ Bardeen, William A.; Hill, Christopher T. y Lindner, Manfred (1990). "Ruptura mínima de simetría dinámica del modelo estándar". Physical Review D. 41 ( 5): 1647– 1660. Bibcode : 1990PhRvD..41.1647B . doi : 10.1103/PhysRevD.41.1647 . PMID 10012522 . 
  4. ↑ Pendleton, B.; Ross, GG (1981). "Predicciones de masa y ángulo de mezcla a partir de puntos fijos infrarrojos". Physics Letters B . 98 (4): 291– 294. Bibcode : 1981PhLB...98..291P . doi : 10.1016/0370-2693(81)90017-4 .
  5. ↑ Hill, CT (1981). "Masas de quarks y leptones a partir de puntos fijos del grupo de renormalización". Physical Review D . 24 (3): 691. Bibcode : 1981PhRvD..24..691H . doi : 10.1103/PhysRevD.24.691 .
  6. ↑ Hill, CT (septiembre de 2025). "Condensación natural del quark top (una revisión)" . Nuclear Physics B. 1018 116987. arXiv : 2503.21518 . Bibcode : 2025NuPhB101816987H . doi : 10.1016 /j.nuclphysb.2025.116987 .