[論文レビュー] Decay in the Standard Model and with New Physics

Shanmuka Shivashankara, W. Wu+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、標準模型および新しい物理のシナリオの下で、半レプトン的崩壊 b → cτν を包括的に分析し、最も一般な4重角分布を導出し、l = e, μ の場合の比 Rb = BR(b → cτν)/BR(b → clν) を計算している。標準模型では Rb ≈ 0.3 と予測されるが、新しい物理のオペレーターはこの値を増幅または抑制する可能性があり、標準模型を超えたレプトンのフラバー非ユニタリティを感受する鋭いプローブを提供する。

ABSTRACT

Recently hints of lepton flavor non-universality emerged when the BaBar Collabora- tion observed deviations from the standard model predictions in R(D (�) ) ≡ B( ¯ B → D (�)+ τ ¯ ντ)/B( ¯ B → D (�)+ l ¯l) (l = e,µ). Another test of this non-universality can be in the semileptonicb → �cτ¯ ντ decay. In this work we present predictions for this decay in the standard model and in the presence of new-physics operators with dif- ferent Lorentz structures. We present the most general four-fold angular distribution for this decay including new physics. For phenomenology, we focus on predictions for the decay rate and the differential distribution in the momentum transfer squared q 2 . In particular, we calculate Rb = BR(�b!� cτ¯ ντ) BR(�b!�cl¯ νl) where l represents µ or e, and find the standard model prediction to be around 0.3 while the new physics operators can increase or decrease this value.

研究の動機と目的

• 標準模型を超えた新しい物理の探査として、b → cτν 崩壊におけるレプトンのフラバー非ユニタリティを調査すること。
• さまざまなローレンツ構造を持つ新しい物理のオペレーターを含めた、b → cτν 崩壊の最も一般な4重角分布を導出すること。
• 標準模型および新しい物理の両シナリオにおいて、この崩壊の微分崩壊断面積および運動量移動二乗 q² 分布を計算すること。
• レプトンのフラバーユニタリティをテストするための主要な観測量として、比 Rb = BR(b → cτν)/BR(b → clν) を計算すること。

提案手法

• 本研究では、異なるローレンツ構造を持つすべての可能な新しい物理のオペレーターを組み込んだ、b → cτν 崩壊の最も一般な4重角分布を構築した。
• 有効場理論の手法を用いて、崩壊振幅における新しい物理のオペレーターの寄与を含めた。
• 微分崩壊断面積を、運動量移動二乗 q² の関数として計算し、標準模型および新しい物理の寄与を含めた。
• 比 Rb は、b → cτν および b → clν 崩壊の分岐比を比較することで解析的に導出した。ここで l = e または μ である。
• 完全な実験的関連性を保つために、崩壊最終状態のすべての運動量的依存性および角度相関を分析に組み込んだ。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準模型において、比 Rb = BR(b → cτν)/BR(b → clν) の予測値は何か？ また、レプトンのフラバー非ユニタリティに関する実験的ヒントと比較するとどうなるか？
• RQ2 異なるローレンツ構造を持つ新しい物理のオペレーターは、b → cτν 崩壊の微分崩壊断面積および角度分布にどのように影響するか？
• RQ3 新しい物理は、標準模型の予測値（約 0.3）に対して、Rb の比をどの程度増幅または抑制できるか？
• RQ4 角度分布は、b → cτν 崩壊における新しい物理の検出にどのような意味を持つのか？

主な発見

• 標準模型では、分岐比 BR(b → cτν)/BR(b → clν) の比 Rb ≈ 0.3 と予測される。ここで l = e または μ である。
• さまざまなローレンツ構造を持つ新しい物理のオペレーターは、標準模型の予測値に対して Rb の値を増加または減少させる可能性がある。
• b → cτν 崩壊の最も一般な4重角分布が導出され、新しい物理の効果を含めた完全な運動量的解析が可能になった。
• 微分崩壊断面積は、運動量移動二乗 q² の関数として計算され、実験的比較のための詳細な物性的フレームワークが提供された。
• 本研究では、標準模型を超えたレプトンのフラバー非ユニタリティを探査するための感受性の高い観測量として Rb を特定した。