Infrared Behavior of SU(2) Gauge Theory

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-2784-6
Title: Infrared Behavior of SU(2) Gauge Theory
Author: Leino, Viljami
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Physics
Doctoral Programme in Particle Physics and Universe Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2018-08-16
Belongs to series: Report series in Physics - URN:ISSN:0356-0961
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-2784-6
http://hdl.handle.net/10138/237230
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: The Standard Model of particle physics provides the most precise description of elementary particle physics. However, the Standard Model is not a complete theory and many theoretical questions still remain unanswered. For example, the exact nature of dark matter, baryogenesis, and neutrino masses remain unknown. Therefore, there is still need for beyond the Standard Model physics. Many interesting beyond the Standard Model scenarios rely on strong inter- actions. For example, the extended technicolor mechanism could explain the fermion masses and the electroweak symmetry breaking without elementary scalar fields. However, perturbative calculations at large couplings are not reliable and non-perturbative methods are needed. Of special interest are theories which have a vacuum phase structure indicating an existence of an infrared fixed point. Such conformal theories form a basic building block of many beyond the Standard Model scenarios, including the aforementioned extended technicolor theory. In this thesis I present the results of multiple studies aiming to understand the infrared behavior and conformal window of the SU (2) gauge model with six and eight massless Dirac fermions transforming in the fundamental representation of the gauge group. Multiple theoretical estimates indicate that the conformality sets in between five and eight fermions in the SU (2) model, rendering six and eight fermion cases interesting for non-perturbative study. However, previous lattice studies on the six and eight fermion cases have been inconclusive. Using clover improved fermion action and smeared Wilson gauge action, we have performed a gradient flow study of the coupling and scheme invariant quantities: the mass anomalous dimension γm and the leading irrelevant exponent of the coupling γg . Our results indicate that both of the models under the study have infrared fixed points and are therefore within the conformal window.Vuonna 2012 CERN:ssä Large Hadron Collider (LHC) hiukkaskiihdyttimellä kokeellisesti havaittu Higgsin hiukkanen oli viimeinen havaitsematon osa hiukkasfysiikan standardimallia. Hiukkasfysiikan standardimalli on äärimmäisen tarkka kuvaus aineen rakenteesta suurilla energioilla. Se ei kuitenkaan selitä kaikkea tunnettua fysiikkaa. Aiheet kuten gravitaatio, pimeä aine, baryogeneesi ja neutriinoiden massat ovat nykyisen standardimallin selityskyvyn ulkopuolella. Osa standardimallin jälkeisistä teorioista vaatii vahvasti vuorovaikuttavan aineen ymmärtämistä. Esimerkkinä tämänkaltaisesta teoriasta toimii tekniväri, joka pyrkii selittämään sähköheikon symmetriarikon ja fermionien massat tekemällä Higgsin hiukkasesta yhdistelmähiukkasen. Tämä värineutraali yhdistelmähiukkanen koostuisi teknikvarkeista. Jotta tekniväriteorioiden ennusteet sopisivat nykyisiin mittaustuloksiin, on niiden kytkinvakion kehityttävä hitaasti energian muuttuessa. Tätä käytöstä kutsutaan kytkimen kävelemiseksi. Kevelevien teorioiden löytämisen helpottamiseksi voidaan jokaiselle värimäärälle löytää fermionimäärä jolla teorian kytkinvakio ei kehity ollenkaan infrapunakiintopisteen takia. Tämän konformi-ikkunaksi ktsutun alueen alarajan löytäminen kahden värin teoriassa on tämän väitöskirjan aihe. Erityisesti tutkimuksen kohteena ovat kuuden ja kahdeksan fermionin tapaukset. Tutkimus käyttää hyväkseen hilasimulaatioita jotka on tehty suomalaisilla CSC:n supertietokoneilla. Lopputuloksena, löydämme infrapunakiintopisteen sekä kuuden että kahdeksan fermionin tapauksissa ja toteamme näiden mallien olevan konformi-ikkunan sisällä. Esitämme myös tulokset kahdelle muulle infrapunasuureelle: massan anomaaliselle eksponentille ja kytkinvakion johtavalle epäoleelliselle eksponentille.
Subject:
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Infrared.pdf 1.336Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record