Le boson de Higgs a peut-être un grand frère (chapitre 3)

Qu'est-ce que le boson de Higgs sait que nous ne sav(i)ons pas? 

Le côté des phénoménologistes
Evoquons aujourd'hui le problème de l'instabilité éventuelle du vide soulevé par l'extrapolation à l'énergie de Planck des valeurs des paramètres du champ de Higgs désormais connues à l'échelle électrofaible, en présentant un type de solution rapidement imaginé par ces habiles magiciens que sont les phénoménologistes: 
One can view [the discovery of the Higgs boson] as an opportunity to learn new information about the early universe through collider experiments ... or as the need for a UV modification of the Standard Model (SM). The lack of early discoveries at the LHC is a motivation for considering minimal, albeit technically unnatural, theoretical descriptions of the particle world. In this paper we have analyzed the most minimal UV modification that eliminates the Eelectro-Weak (EW) vacuum instability, adding one singlet scalar field to the SM degrees of freedom. As the theory is renormalized to low energies and the new singlet is integrated out, the Higgs quartic coupling is shifted downwards, making the Higgs mass smaller. As a result, the physical Higgs mass lies inside the region of instability in the pure SM, although there is no actual instability in the complete UV theory. From this point of view, the instability ... is just a mirage ... 
The minimal modification of the SM that we have considered, with the addition of one singlet scalar, has motivations that are independent of the stability of the EW vacuum. We have investigated three examples. The new singlet can set the scale of the right-handed neutrino mass in the sea-saw mechanism; or it could play the role of the invisible axion; or finally it could unitarize models with large gravitational non-minimal couplings of the Higgs field invoked for inflationary dynamics. 
Traduction :
On peut voir [la découverte du boson de Higgs] comme une occasion d'acquérir de nouvelles informations sur le début de l'univers grâce aux expériences utilisant des collisionneurs ... ou sur la nécessité d'une modification du modèle standard (MS) à haute énergie. Le manque de découverte de particules nouvelles au LHC est une motivation pour considérer des extensions minimales, mais techniquement non naturelles, de nos descriptions théoriques actuelles du monde des particules. Dans cet article, nous avons analysé les modifications à haute énergie les plus minimes qui éliminent l'instabilité du vide électrofaible à savoir l'ajout d'un champ scalaire singulet aux degrés de liberté du MS. En renormalisant la théorie à basse énergie et en intégrant les degrés de liberté de haute énergie correspondant au nouveau singulet, le couplage quartique du Higgs est décalé vers le bas ce qui rend la masse du boson plus faible. En conséquence, la masse effective du Higgs se trouve à l'intérieur de la zone d'instabilité du MS pur mais il n'y a pas d'instabilité réelle dans la théorie complétée par les degrés de liberté de haute énergie. De ce point de vue , l'instabilité ... est juste un mirage ...
La modification minimale du MS que nous avons étudié, avec l'ajout d'un scalaire singulet, est aussi motivée par des raisons indépendantes de la stabilité du vide électrofaible. Nous en avons étudié trois. Le nouveau singulet pourrait définir l'échelle de masse du neutrino de chiralité droite impliqué dans un mécanisme de bascule ou bien il pourrait jouer le rôle de l'hypothétique axion, ou enfin il pourrait rendre unitaires les modèles d'inflation dynamique où le champ de Higgs a un couplage non-minimal fort avec la gravité.
Joan Elias-Miro et al, Stabilization of the Electroweak Vacuum by a Scalar Threshold Effect, 01/03/2012

Si cette solution des phénoménologistes est bien minimale, puisqu'elle ne met en jeu qu'un nouveau champ scalaire, elle est peut-être aussi riche de promesses comme on le verra dans la suite ... A demain!


Comments