Effective field theory of Stückelberg vector bosons
Notice bibliographique
Résumé
We explore the effective field theory of a vector field ${X}^{\ensuremath{\mu}}$ that has a St\"uckelberg mass. The absence of a gauge symmetry for ${X}^{\ensuremath{\mu}}$ implies Lorentz-invariant operators are constructed directly from ${X}^{\ensuremath{\mu}}$. Beyond the kinetic and mass terms, allowed interactions at the renormalizable level include ${X}_{\ensuremath{\mu}}{X}^{\ensuremath{\mu}}{H}^{\ifmmode\dagger\else\textdagger\fi{}}H$, $({X}_{\ensuremath{\mu}}{X}^{\ensuremath{\mu}}{)}^{2}$, and ${X}_{\ensuremath{\mu}}{j}^{\ensuremath{\mu}}$, where ${j}^{\ensuremath{\mu}}$ is 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 $\sqrt{s}/{m}_{X}$, except for the case of ${X}_{\ensuremath{\mu}}{j}^{\ensuremath{\mu}}$ where ${j}^{\ensuremath{\mu}}$ is a nonanomalous global current. The latter is well known when $X$ is identified as a dark photon coupled to the electromagnetic current, often written equivalently as kinetic mixing between $X$ and 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 an anomalous global vector current ${X}_{\ensuremath{\mu}}{j}_{\mathrm{anom}}^{\ensuremath{\mu}}$, carefully isolating the finite contribution to the fermion triangle diagram. We calculate the longitudinally-enhanced observables $Z\ensuremath{\rightarrow}X\ensuremath{\gamma}$ (when ${m}_{X}<{m}_{Z}$), $f\overline{f}\ensuremath{\rightarrow}X\ensuremath{\gamma}$, and $Z\ensuremath{\gamma}\ensuremath{\rightarrow}Z\ensuremath{\gamma}$ when $X$ couples to the baryon number current. Introducing a ``fake'' gauge-invariance by writing ${X}^{\ensuremath{\mu}}={A}^{\ensuremath{\mu}}\ensuremath{-}{\ensuremath{\partial}}^{\ensuremath{\mu}}\ensuremath{\pi}/{m}_{X}$, the would-be gauge anomaly associated with ${A}_{\ensuremath{\mu}}{j}_{\mathrm{anom}}^{\ensuremath{\mu}}$ is canceled by ${j}_{\mathrm{anom}}^{\ensuremath{\mu}}{\ensuremath{\partial}}_{\ensuremath{\mu}}\ensuremath{\pi}/{m}_{X}$; 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 St\"uckelberg 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 from $X$ interactions only in the limit $g\ensuremath{\ll}1$.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».