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Kin-ya Oda (Osaka) Behind title Order by Hashimoto-san: Give - PowerPoint PPT Presentation

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Nambu, Brout-Englert-Higgs, and inflation Kin-ya Oda (Osaka) Behind title Order by Hashimoto-san: Give talk. Put Nambu in title. Wondering how my work is related

  1. Nambu, Brout-Englert-Higgs, and inflation Kin-ya Oda (Osaka)

  2. Behind title ✦ Order ¡by ¡Hashimoto-‐‑–san: ¡Give ¡talk. ¡Put ¡“Nambu” ¡in ¡title. ¡ ✴ Wondering ¡how ¡my ¡work ¡is ¡related ¡to ¡this ¡great ¡physicist. ¡ ✦ After ¡all, ¡itʼ‚s ¡on ¡ Higgs ¡inflation . ¡ ✴ Brout-‐‑–Englert-‐‑–Higgs ¡(-‐‑–Guralnik–Hagen–Kibble) ¡followed ¡ Nambuʼ‚s ¡idea: ¡ ✴ Spontaneous ¡symmetry ¡breaking! ¡ ✦ So ¡is ¡the ¡title.

  3. Gross-Wilczek-Politzer Nobel Prize document 2004 
 “Nambuʼ‚s ¡ field ¡ theory ¡ had ¡ all ¡ the ¡ relevant ¡ details ¡ of ¡ the ¡ correct ¡ theory, ¡but ¡it ¡was ¡perhaps ¡too ¡early ¡and ¡the ¡focus ¡was ¡on ¡other ¡ problems ¡at ¡the ¡time. 
 Nambuʼ‚s ¡understanding ¡of ¡spontaneously ¡broken ¡gauge ¡symmetry ¡ was ¡ incorporated ¡ in ¡ relativistic ¡ gauge ¡ field ¡ theories ¡ in ¡ 1964 ¡ by ¡ Robert ¡Brout ¡and ¡François ¡Englert ¡and ¡also ¡by ¡Peter ¡Higgs. ¡They ¡ showed ¡that ¡a ¡spontaneously ¡broken ¡gauge ¡field ¡theory ¡has ¡vector ¡ particles ¡with ¡a ¡mass, ¡while ¡gauge ¡symmetry ¡is ¡still ¡obeyed.” → ¡Nambu-‐‑–Kobayashi-‐‑–Maskawa ¡(2008) → ¡Englert-‐‑–Higgs ¡(2013)

  4. What I remember on Nambu ✦ Not ¡much ¡personal ¡contact ¡unfortunately: ¡ ✴ First ¡encounter: ¡Lined ¡up ¡on ¡the ¡same ¡queue ¡at ¡cash ¡machine ¡(1998?) ¡ 
 Perhaps ¡the ¡booth ¡should ¡be ¡Yukawa-‐‑–blackboardized ¡too. ¡ ✴ Got ¡encouraging ¡comments ¡after ¡my ¡seminar! ¡:) ¡ ¡(2006) ¡ ✴ Took ¡lunches ¡together. ¡(2007-‐‑–) ¡ ✤ I ¡regret ¡I ¡was ¡afraid ¡of ¡talking ¡to ¡him ¡too ¡much, ¡as ¡he ¡was ¡already ¡too ¡great. ¡ 
 (He ¡himself ¡was ¡so ¡kind ¡and ¡friendly; ¡he ¡even ¡kept ¡seats ¡for ¡us.) ¡ ✦ Yokoi: ¡ “When ¡do ¡you ¡get ¡a ¡new ¡idea?” ¡ N: ¡ “Before ¡I ¡fall ¡asleep.” ¡ 
 Y: ¡ “What ¡if ¡you ¡forget?” ¡ N: ¡ “Thatʼ‚s ¡it.” ¡ ✴ Related, ¡Kubota ¡yesterday: ¡ “Mrs ¡Nambu ¡said ¡she ¡remember ¡that ¡when ¡she ¡ woke ¡up ¡in ¡a ¡midnight, ¡he ¡was ¡just ¡opening ¡his ¡eyes, ¡lying ¡and ¡staring ¡roof.” ¡ ✦ Before ¡the ¡Higgs ¡discovery, ¡I ¡asked ¡how ¡he ¡appreciates ¡Englert-‐‑–Brout. ¡ 
 He ¡said: ¡ “It ¡was ¡well-‐‑–written. ¡I ¡was ¡the ¡referee ¡of ¡the ¡paper.” ¡ ¡ ✴ He ¡refereed ¡both ¡Higgsʼ‚ ¡& ¡E-‐‑–Bʼ‚s. ¡Wow.

  5. 閑話休題

  6. Plan 1. Have ¡seen ¡SM ¡only ¡ 2. SM ¡on ¡the ¡edge ¡ 3. Higgs ¡inflation ¡at ¡SM ¡criticality

  7. At the CERN 
 Large Hadron Collider,

  8. We have witnessed great victory of the SM! picture ¡from ¡web

  9. And nothing else.

  10. Higgs ever more SM-ish Coupling to Higgs Mass ✦ In ¡SM, ¡ ✴ mass ¡= ¡ 
 coupling ¡× ¡VEV ¡ ✴ coupling/mass ¡= ¡ const. ¡ ✦ Confirmed ¡not ¡only ¡ for ¡ gauge ¡bosons , ¡ Within2current2precision22 but ¡also ¡for ¡ Higgs2couplings2scale2with22 quarks ¡& ¡ leptons . parAcle2masses2 & CMS-‐‑–PAS-‐‑–HIG-‐‑–13-‐‑–005 https://indico.cern.ch/event/389531/session/31/contribution/51/attachments/1147368/1650410/LHCHCP_̳MarcoPieri_̳fin_̳1.pdf

  11. What if we extrapolate SM to high scales?

  12. Plan 1. Have ¡seen ¡SM ¡only ¡ 2. SM ¡on ¡the ¡edge ¡ 3. Higgs ¡inflation ¡at ¡SM ¡criticality

  13. Vacuum (in)stability M t = 171.39294 GeV 1 ¥ 10 68 M t = 171.39314 GeV M t = 171.39334 GeV M t = 171.39354 GeV 5 ¥ 10 67 V @ GeV 4 D 0 - 5 ¥ 10 67 1 ¥ 10 18 2 ¥ 10 18 3 ¥ 10 18 4 ¥ 10 18 0 j @ GeV D [Hamada, ¡Kawai, ¡ KO , ¡Park, ¡2014] ( M t ¡numbers ¡given ¡just ¡to ¡show ¡amount ¡of ¡tuning)

  14. SM at Planck scale 3.0 180 6 8 10 Planck - scale 10 7 10 8 10 9 200 dominated Meta - stability Instability Instability 2.5 178 Top Yukawa coupling y t H M Pl L 10 10 6 7 8 910 12 1416 19 Top pole mass M t in GeV 10 11 Top pole mass M t in GeV 2.0 150 Meta - stability 176 10 12 Non - perturbativity 10 13 Instability 10 16 Stability 1.5 5 174 100 L I = 10 4 GeV 1,2,3 s Meta - stability 1.0 10 19 172 Stability 50 170 0.5 10 18 SM No EW vacuum 10 14 Stability 0 168 0.0 0 100 200 50 150 120 122 124 126 128 130 132 10 17 - 2 - 1 0 1 2 Higgs pole mass M h in GeV Higgs pole mass M h in GeV Higgs coupling l H M Pl L [Buttazzo ¡et ¡al. ¡1307.3536]

  15. pictures from web We are put on the edge Our ¡Universe

  16. On the edge pictures from web Our ¡Universe

  17. On the edge pictures from web

  18. On the edge pictures from web

  19. On the edge pictures from web

  20. On the edge pictures from web

  21. On the edge pictures from web

  22. On the edge pictures from web

  23. On the edge pictures from web

  24. On the edge pictures from web

  25. On the edge pictures from web

  26. On the edge pictures from web

  27. Triple coincidence ✦ These ¡can ¡vanish ¡around ¡Planck ¡scale: ¡ ✴ Quartic ¡coupling ¡λ ¡ […; ¡ ¡Hamada, ¡ KO , ¡Kawai, ¡2013; ¡ ¡…] ¡(many ¡others) ✴ Its ¡beta ¡function ¡β λ ¡ 2 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡[two-‐‑–loop ¡by ¡Hamada, ¡ KO , ¡Kawai, ¡2012] ¡ ✴ Bare ¡mass ¡ m ✦ Must ¡be ¡something! ¡ ✦ May ¡indicate ¡that ¡string ¡theory ¡realizes ¡this ¡flatness ¡of ¡Higgs ¡ potential. ¡[Hamada, ¡Kawai, ¡ KO , ¡2015] ¡ ✴ Note: ¡Superstring ¡theory ¡has ¡more ¡non-‐‑–supersymmetric ¡vacua ¡than ¡ supersymmetric ¡ones. ¡(Without ¡tachyons) ¡[Kawai, ¡Lewellen, ¡Tye, ¡1986; ¡…]

  28. Plan 1. Have ¡seen ¡SM ¡only ¡ 2. SM ¡on ¡the ¡edge ¡ 3. Higgs ¡inflation ¡at ¡SM ¡criticality

  29. Era of precision cosmology 6000 5000 4000 [ µ K 2 ] 3000 D TT � 2000 1000 0 600 60 300 30 ∆ D TT � 0 0 -30 -300 -60 -600 2 10 30 500 1000 1500 2000 2500 � Parameter [1] Planck TT + lowP [2] Planck TE + lowP [3] Planck EE + lowP [4] Planck TT,TE,EE + lowP ([1] − [4]) / � [1] Ω b h 2 . . . . . . . . . . 0 . 02222 ± 0 . 00023 0 . 02228 ± 0 . 00025 0 . 0240 ± 0 . 0013 0 . 02225 ± 0 . 00016 − 0 . 1 Ω c h 2 . . . . . . . . . . 0 . 1150 + 0 . 0048 0 . 1197 ± 0 . 0022 0 . 1187 ± 0 . 0021 0 . 1198 ± 0 . 0015 0 . 0 − 0 . 0055 100 ✓ MC . . . . . . . . 1 . 04085 ± 0 . 00047 1 . 04094 ± 0 . 00051 1 . 03988 ± 0 . 00094 1 . 04077 ± 0 . 00032 0 . 2 0 . 059 + 0 . 022 ⌧ . . . . . . . . . . . . . 0 . 078 ± 0 . 019 0 . 053 ± 0 . 019 0 . 079 ± 0 . 017 − 0 . 1 − 0 . 019 ln(10 10 A s ) . . . . . . 3 . 066 + 0 . 046 3 . 089 ± 0 . 036 3 . 031 ± 0 . 041 3 . 094 ± 0 . 034 − 0 . 1 − 0 . 041 n s . . . . . . . . . . . . 0 . 9655 ± 0 . 0062 0 . 965 ± 0 . 012 0 . 973 ± 0 . 016 0 . 9645 ± 0 . 0049 0 . 2 H 0 . . . . . . . . . . . 67 . 31 ± 0 . 96 67 . 73 ± 0 . 92 70 . 2 ± 3 . 0 67 . 27 ± 0 . 66 0 . 0 0 . 286 + 0 . 027 Ω m . . . . . . . . . . . 0 . 315 ± 0 . 013 0 . 300 ± 0 . 012 0 . 3156 ± 0 . 0091 0 . 0 − 0 . 038 � 8 . . . . . . . . . . . . 0 . 829 ± 0 . 014 0 . 802 ± 0 . 018 0 . 796 ± 0 . 024 0 . 831 ± 0 . 013 0 . 0 10 9 A s e − 2 ⌧ . . . . . . 1 . 880 ± 0 . 014 1 . 865 ± 0 . 019 1 . 907 ± 0 . 027 1 . 882 ± 0 . 012 − 0 . 1 ✦ 70 ¡points ¡impressively ¡fit ¡by ¡few ¡parameters （2 ¡from ¡inflation） [Planck ¡collaboration, ¡1502.015089]

  30. Inflation models becoming falsifiable ✦ Original ¡ Higgs ¡inflation ¡stands ¡at ¡the ¡center. ¡[Bezrukov, ¡Shaposhnikov, ¡2007] [Planck ¡collaboration, ¡1502.02114]

  31. Original Higgs inflation Bezrukov ¡& ¡Shaposhnikov ¡(2008) ✦ Start ¡from ¡general ¡action: ◆ M 2 " ✓ 1 + ξ ϕ 2 Z d 4 x √− g P S = + · · · 2 R M 2 P ◆ # ✓ λ 4 ϕ 4 + · · · − ( ∂ϕ ) 2 − ✦ Can ¡switch ¡to ¡Einstein ¡frame ¡by ( R ¡〜｟ ¡ g .. g .. g .. ∂ . g .. ∂ . g .. ¡∝ ¡( g .. ) ­∓1 ) 1 + ξ ϕ 2 ✓ ◆ g µ ν → g E + · · · µ ν M 2 P

  32. ◆ M 2 " ✓ 1 + ξ ϕ 2 Z d 4 x √− g P S = + · · · 2 R M 2 P ◆ # ✓ λ 4 ϕ 4 + · · · − ( ∂ϕ ) 2 − 1 + ξ ϕ 2 ✓ ◆ g µ ν → g E + · · · µ ν M 2 P ✦ Potential ¡rescaled: 4 ϕ 4 + · · · λ ✓ λ ◆ 4 ϕ 4 + · · · → ⌘ 2 ⇣ 1 + ξ ϕ 2 P + · · · M 2

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