[論文レビュー] B_s-B_s-bar mixing and lepton flavor violation in SUSY SO(10)

Sebastian Jäger|arXiv (Cornell University)|May 27, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 27被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、大気 neutrino混合が大きな右巻き bottom-squark 混合を引き起こし、結果として $B_s$-$\overline{B}_s$ 混合が強化される supersymmetric SO(10) 大統一模型におけるフレーバー物理学を調査している。$\tau \to \mu\gamma$ からの強い制約にもかかわらず、$\mu$-パラメータに有利な依存性のおかげで、モデルは同時に大きな $B_s$ 混合と lepton フレーバー不変性違反の境界を満たすことが可能であり、SUSY GUT における neutrino 混合と $b \to s$ 遷移の間の妥当な関係を示唆している。

ABSTRACT

We present a quantitative analysis of the flavor physics of a SUSY SO(10) model proposed by Chang, Masiero, and Murayama, linking b -> s transitions to the large observed atmospheric neutrino mixing. We consider B_s-B_s-bar mixing and tau -> mu gamma and discuss their correlation paying careful attention to their different dependences on model parameters. Our analysis shows that an order-of-magnitude enhancement of the mass difference with respect to the Standard Model is possible and can be reconciled with the most stringent bounds on lepton flavor violation. The situation for various Delta B=1 decays is discussed qualitatively.

研究の動機と目的

• 大気 neutrino混合と、 supersymmetric SO(10) 大統一理論におけるフレーバー変換過程との間の関係を探索すること。
• この枠組み内での標準模型をはるかに超えて $B_s$-$\overline{B}_s$ 混合が顕著に増幅可能かどうかを評価すること。
• $B_s$ 混合と $\tau \to \mu\gamma$ フレーバー不変性違反の相関を検討し、両者が実験的境界と両立可能かどうかを特定すること。
• $\mu$-パラメータが $\tau \to \mu\gamma$ の制約を弱める一方で、大きな $B_s$ 混合を維持する役割を調査すること。

提案手法

• モデルは、プランクスケールでフレーバー不変のソフト対称性破れ項を持つ CMM SO(10) SUSY GUT に基づく。
• トップヤコビ係数からの放射修正が、特に右巻きダウン型 squark と左巻きスレプトンの非一様な sfermion 質量を引き起こす。
• PMNS 混合行列は、右巻き squark およびスレプトン質量行列のフレーバー構造を支配し、レプトン系とハドロン系のフレーバー系を結びつける。
• 分析では、グルーギノと右巻き squark を含むボックス図を通じて $B_s$-$\overline{B}_s$ 混合を計算し、チャージンオとスネウトロンの交換を通じて $\tau \to \mu\gamma$ を計算している。
• $\mu$-パラメータへの依存性を明示的に追跡し、その役割が $\tau \to \mu\gamma$ を抑制する一方で、大きな $B_s$ 混合を許容するかを評価している。
• 論文では QCD 因数分解を用いて、$b \to s$ ペンギン過程における色磁気ペンギン演算子の寄与を推定し、SM 振幅との干渉を含めている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CMM SUSY SO(10) モデルにおいて、$B_s$-$\overline{B}_s$ 混合は標準模型と比較して1桁分の増幅が可能か？
• RQ2 このモデルにおいて、現在の実験的境界が $\tau \to \mu\gamma$ フレーバー不変性違反に及ぼす制約の程度はどの程度か？
• RQ3 $\mu$-パラメータは $B_s$ 混合と $\tau \to \mu\gamma$ の間の相互作用にどのように影響し、両者が両立可能になるのか？
• RQ4 このモデルからの新しい物理的寄与によって、$B_d \to M K_S$ 衰えの時間に依存する CP 不変性のずれが説明可能か？
• RQ5 パリティ奇の色磁気ペンギン演算子 $Q_{8g}'$ は、$b \to s$ ペンギン過程の振幅をどのように修正するか？

主な発見

• CMM SUSY SO(10) モデルでは、標準模型をはるかに超えて $B_s$-$\overline{B}_s$ 質量差が1桁分の増幅が可能である。
• 有利な $\mu$-パラメータ依存性のおかげで、$\tau \to \mu\gamma$ の厳しい実験的境界を同時に満たすことがモデルで可能である。
• $\mu < -600\,\text{GeV}$ の場合、$\tau \to \mu\gamma$ からの制約は無視可能になり、大きな $B_s$ 混合が維持される。
• 色磁気ペンギン演算子 $Q_{8g}'$ は、SM 振幅に対して ${\cal O}(1)$ の補正をもたらす可能性があり、$B_s$ 混合位相と相関する新しい位相 $\theta$ を導入する。
• 新しいペンギンが支配的である場合、$B_d \to M K_S$ 衰えの時間に依存する CP 不変性は $\sin(2\beta + 2\theta)$ を測定可能であり、モデルの検証の可能性を提供する。
• $B_d \to X_s \gamma$ および $B_d \to X_s l^+l^-$ の理論的不確実性は大きく、このモデルではこれらモードからの強い制約は期待されない。