Effective field theory of Stückelberg vector bosons
Effective field theory of Stückelberg vector bosons
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Stückelberg矢量玻色子的有效场论
DOI：
10.1103/physrevd.106.055020
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发表时间：
2022
影响因子：
5
通讯作者：
Martin, Adam
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kribs, Graham D.;Lee, Gabriel;Martin, Adam
我们探索具有 Stückelberg 质量的矢量场的有效场论。缺乏规范对称性意味着洛伦兹不变算子是直接构造的。除了动力学和质量项之外，可重整化水平上允许的相互作用还包括，，以及，其中是 SM 或隐藏扇区的全局电流。我们表明，所有这些相互作用都会导致散射幅度随着 的幂而增长，但异常全局电流的情况除外。后者众所周知，被认为是与电磁电流耦合的暗光子，通常等效地写为光子之间的动力学混合。通过隔离纵向增强，可以促进散射振幅能量增长的功率计数。我们详细检查与异常全局矢量电流的相互作用，仔细隔离对费米子三角图的有限贡献。我们计算纵向增强的可观测量（当），以及当耦合到重子数电流时。通过写入引入“假”规范不变性，与之相关的潜在规范异常被取消；这就是四维格林-施瓦茨异常消除机制的作用。我们的分析表明，具有 Stückelberg 矢量场的 EFT 可能存在更多可能的相互作用，揭示了随能量增长的散射幅度。这些振幅的增长可以通过暗希格斯玻色子扇区来抑制，但这需要暗希格斯玻色子相互作用（并重新引入暗希格斯玻色子扇区中的微调），这种相互作用只能在极限范围内与相互作用分开。
We explore the effective field theory of a vector fieldthat has a Stückelberg mass. The absence of a gauge symmetry forimplies Lorentz-invariant operators are constructed directly from. Beyond the kinetic and mass terms, allowed interactions at the renormalizable level include,, and, whereis a global current of the SM or of a hidden sector. We show that all of these interactions lead to scattering amplitudes that grow with powers of, except for the case ofwhereis anonanomalousglobal current. The latter is well known whenis identified as a dark photon coupled to the electromagnetic current, often written equivalently as kinetic mixing betweenand the photon. The power counting for the energy growth of the scattering amplitudes is facilitated by isolating the longitudinal enhancement. We examine in detail the interaction with ananomalousglobal vector current, carefully isolating the finite contribution to the fermion triangle diagram. We calculate the longitudinally-enhanced observables(when),, andwhencouples to the baryon number current. Introducing a “fake” gauge-invariance by writing, the would-be gauge anomaly associated withis canceled by; this is the four-dimensional Green-Schwarz anomaly-cancellation mechanism at work. Our analysis demonstrates there is a much larger set of possible interactions that an EFT with a Stückelberg vector field can have, revealing scattering amplitudes that grow with energy. The growth of these amplitudes can be tamed by a dark Higgs sector, but this requires dark Higgs boson interactions (and reintroduces fine-tuning in the dark Higgs sector) that can be separated frominteractions only in the limit.
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