Abstract

We study the improvement of an effective potential by a renormalization group (RG) equation in a two real scalar system. We clarify the logarithmic structure of the effective potential in this model. Based on the analysis of the logarithmic structure of it, we find that the RG improved effective potential up to |$L$|th-to-leading log order can be calculated by the |$L$|-loop effective potential and |$(L+1)$|-loop |$\beta$| and |$\gamma$| functions. To obtain the RG improved effective potential, we choose the mass eigenvalue as a renormalization scale. If another logarithm at the renormalization scale is large, we decouple the heavy particle from the RG equation and we must modify the RG improved effective potential. In this paper we treat such a situation and evaluate the RG improved effective potential. Although this method was previously developed in a single scalar case, we implement the method in a two real scalar system. The feature of this method is that the choice of renormalization scale does not change even in a calculation of higher leading log order. Following our method one can derive the RG improved effective potential in a multiple scalar model.

Highlights

  • まず先行研究[1][2]に基づき、二つの実スカラー場模型における有効ポテンシャルの log 構造を明らかにした。その log 構造の解析に基づくと、Lth to leading log オーダーの 繰り込み群で改善された有効ポテンシャルは、L ループの有効ポテンシャルと L+1 ルー プのβ関数およびγ関数を用いることで 、計算が可能であることがわかった 。その繰り込み群で改善された有効ポテンシャルを得るために 、繰り込みスケールとして 、軽い方のスカラー場の質量固有値を設定する 。繰り込みスケールを下げていき 、そのスケールに対しもう一方の質量固有値が大きくなってしまった場合 、重い質量を持った粒子を繰り込み群方程式からデカップルさせ 、有効理論を構築しなければならない 。この有効理論に基づくと低エネルギースケールの領域に対しても 、繰り込み群で改善された有効ポテンシャルを導出することができる 。本研究ではそのような状況も扱い 、その場合の繰り込み群で改善された有効ポテンシャルを導出し 、数値計算を行なった 。このような方 法は、一つのスカラー場が存在する場合において既に用いられていたが[1]、我々は二 つのスカラー場が存在する場合において 、その計算方法を確立した 。この方法は 、高 次 の leading log オーダーの計算でも、繰り込みスケールの取り方を変える必要がない。 また我々の計算方法に従えば、より一般的な複数のスカラー場を含む模型の場合でも、 繰り込み群で改善された有効ポテンシャルを導出することが可能である。.

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