Calculating the Higgs mass in string theory
Calculating the Higgs mass in string theory
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计算弦理论中的希格斯质量
DOI：
10.1103/physrevd.104.126032
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发表时间：
2021
影响因子：
5
通讯作者：
Abel S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Abel S
在本文中，我们建立了一个完整的弦理论框架，直接从微扰闭弦理论中的第一性原理计算单圈希格斯质量。我们的框架除了世界片模不变性之外没有做出任何假设，因此适用于所有闭弦，无论使用的具体弦结构如何。即使当时空超对称性被打破时（即使这种打破发生在普朗克尺度上），这个框架也可以被使用，并且可以用于所有标量希格斯场，无论它们打破的特定规范对称性如何。因此，这也包括了标准模型中导致电弱对称破缺的希格斯场。值得注意的是，使用我们的框架，我们证明了引力模异常一般涉及希格斯质量的单圈宇宙学常数，从而产生一个弦理论的连接之间的两个基本量，这是已知的遭受层次问题的时空超对称的情况下。我们还讨论了一些关键问题，涉及使用和解释监管机构在UV/IR混合理论，如弦论，以及如何从这些理论中提取有效场论（EFT）的描述。最后，我们分析了运行中的希格斯质量在这样的EFT描述，并发现存在一个“双IR”区域出现在高能量的一个有趣的尺度反转对偶对称的后果。我们还确定了一个通用的弦有效的潜在的希格斯场在这样的理论。因此，我们的结果可以作为一个严格的调查规范层次问题的弦理论的出发点。
In this paper, we establish a fully string-theoretic framework for calculating one-loop Higgs masses directly from first principles in perturbative closed-string theories. Our framework makes no assumptions other than world sheet modular invariance and is therefore applicable to all closed strings, regardless of the specific string construction utilized. This framework can also be employed even when spacetime supersymmetry is broken (and even when this breaking occurs at the Planck scale), and can be utilized for all scalar Higgs fields, regardless of the particular gauge symmetries they break. This therefore includes the Higgs field responsible for electroweak symmetry breaking in the Standard Model. Notably, using our framework, we demonstrate that a gravitational modular anomaly generically relates the Higgs mass to the one-loop cosmological constant, thereby yielding a string-theoretic connection between the two fundamental quantities which are known to suffer from hierarchy problems in the absence of spacetime supersymmetry. We also discuss a number of crucial issues involving the use and interpretation of regulators in UV/IR-mixed theories such as string theory, and the manner in which one can extract an effective field theory (EFT) description from such theories. Finally, we analyze the running of the Higgs mass within such an EFT description, and uncover the existence of a “dual IR” region which emerges at high energies as the consequence of an intriguing scale-inversion duality symmetry. We also identify a generic stringy effective potential for the Higgs fields in such theories. Our results can therefore serve as the launching point for a rigorous investigation of gauge hierarchy problems in string theory.
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