En física de partículas , la teoría del condensado del quark top (o condensación top ) es una alternativa al campo de Higgs fundamental del Modelo Estándar , donde el bosón de Higgs es un campo compuesto , formado por el quark top y su antiquark . Los pares quark top - antiquark están unidos por una nueva fuerza llamada topcolor , análoga a la unión de los pares de Cooper en un superconductor BCS , o mesones en las interacciones fuertes. El quark top es muy pesado, con una masa medida de aproximadamente 174 GeV (comparable a la escala electrodébil ), por lo que su acoplamiento de Yukawa es de orden unidad, lo que sugiere la posibilidad de una dinámica de acoplamiento fuerte a escalas de alta energía. Este modelo intenta explicar cómo la escala electrodébil puede coincidir con la masa del quark top.
La idea fue descrita por Yoichiro Nambu [ cita requerida ] y posteriormente desarrollada por Miransky, Tanabashi y Yamawaki (1989) [1] [2] y William A. Bardeen , Christopher T. Hill y Manfred Lindner (1990), [3] quienes conectaron la teoría con el grupo de renormalización y mejoraron sus predicciones.
El grupo de renormalización revela que la condensación del quark top se basa fundamentalmente en el punto fijo infrarrojo para el acoplamiento de Higgs-Yukawa del quark top, propuesto por Pendleton y Ross (1981) [4] y Hill. [5] El punto fijo "infrarrojo" predijo originalmente que el quark top sería pesado, contrariamente a la visión predominante de principios de la década de 1980. De hecho, el quark top fue descubierto en 1995 con la gran masa de 174 GeV. El punto fijo infrarrojo implica que está fuertemente acoplado al bosón de Higgs a energías muy altas, correspondientes al polo de Landau del acoplamiento de Higgs-Yukawa. A esta alta escala se forma un bosón de Higgs en estado ligado, y en el "infrarrojo", el acoplamiento se relaja a su valor medido de orden uno por el grupo de renormalización . La predicción del punto fijo del grupo de renormalización del Modelo Estándar es de aproximadamente 220 GeV, y la masa top observada es aproximadamente un 20% menor que esta predicción. Los modelos de condensación superior más simples han quedado descartados por el descubrimiento del bosón de Higgs en una escala de masa de 125 GeV por el LHC . Sin embargo, versiones extendidas de la teoría, que introducen más partículas, pueden ser consistentes con las masas observadas del quark superior y del bosón de Higgs.
El bosón de Higgs compuesto surge de forma natural en los modelos Topcolor , que son extensiones del modelo estándar que utilizan una nueva fuerza análoga a la cromodinámica cuántica . Para que sea natural, sin un ajuste fino excesivo (es decir, para estabilizar la masa del bosón de Higgs a partir de grandes correcciones radiativas), la teoría requiere una nueva física a una escala de energía relativamente baja. Si se sitúa la nueva física en 10 TeV, por ejemplo, el modelo predice que el quark top será significativamente más pesado que lo observado (a unos 600 GeV frente a 171 GeV). Los modelos Top Seesaw , también basados en Topcolor , evitan esta dificultad.
La masa predicha del quark top se ajusta mejor al punto fijo si hay muchos escalares de Higgs adicionales más allá del modelo estándar. Esto puede indicar una rica espectroscopia de nuevos campos de Higgs compuestos a escalas de energía que se pueden investigar con el LHC y sus actualizaciones. [6] [7]
La idea general de un bosón de Higgs compuesto, conectado de manera fundamental al quark top, sigue siendo convincente, aunque tal vez aún no se comprendan todos los detalles.