[論文レビュー] Effects of a charged Higgs boson in $B ightarrow D^{(*)} au u$ decays

Alejandro Celis|arXiv (Cornell University)|Aug 30, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 17被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、2HDMにおける電荷を帯びたヒッグスボソンが、B → D*τν崩壊からのR(D*)の観測超過を説明できるか、他のフレーバー制約と整合するかを調査する。木レベルの電荷を帯びたヒッグスの寄与には、家族不変でないヤウカフカップリングの逸脱が不可欠であり、現在のR(D*)、Br(B→τν)、およびD(s)のレプティック崩壊データは、新しいフレーバー構造が導入されない限り2HDMと整合しないことが判明した。

ABSTRACT

In this talk I consider the current status of $B ightarrow D^{(*)} au u$ decays in the context of two-Higgs-doublet models. The BaBar collaboration has reported an excess in semileptonic $b ightarrow c au u$ transitions that has gathered recent interest as a possible signature of new physics. The sensitivity of these decays to tree-level charged Higgs boson contributions is discussed, taking into account the constraints from other semileptonic and leptonic meson decays in which the charged Higgs would enter at the same level.

研究の動機と目的

• BaBarデータからのR(D*)の観測超過を2HDMにおける電荷を帯びたヒッグスボソンが説明できるかどうかを評価すること。
• 木レベルの電荷を帯びたヒッグスが、他の半レプティックおよびレプティック崩壊からの既存の制約と整合するかを検討すること。
• 電荷を帯びたヒッグスが、木レベルのフレーバー変換を伴うニュートリノ中性荷電現在（FCNC）を導入せずにR(D*)の異常を説明できるかを特定すること。
• R(D*)を実験データと整合させるために2HDMで必要なヤウカフカップリング構造を同定すること。
• B→D(∗)τν崩壊における特定の運動量観測量が、ヤウカフ構造に依存せず、電荷を帯びたヒッグスの寄与を明確に探る手がかりとなるかを調査すること。

提案手法

• 電荷を帯びたヒッグスのフェルミオンへのカップリングを、複素数のフレーバー非ユニバーサルなアライメントパラメータ ςf でパラメータライズする、アライメント2ヒッグスダブルレットモデル（A2HDM）を用いる。
• 木レベルの電荷を帯びたヒッグス相互作用を記述する有効ラグランジアン L ⊃ −√2/v H+ [¯u(ςdVMdPR − ςuM†uVPL)d + ςl¯νMlPRl] + h.c. を適用する。
• R(D)、R(D*)、Br(B→τν)、およびD(s)のレプティック崩壊の理論的予測を、実験的測定値と標準模型（SM）の予測と比較する。
• 95%信頼水準における ςdς∗l/M²H± および ςuς∗l/M²H± の複素平面でのグローバルフィットを実施し、許容領域を同定する。
• 電荷を帯びたヒッグスの寄与に感受性が低く、非スカラーの新しい物理を検出するためのクリーンなプローブとしての役割を果たす、運動量観測量 X1(q²) および XD∗₂(q²) を特定する。
• LEPおよびBelle/BaBarの高精度測定を用いて、電荷を帯びたヒッグスの質量とヤウカフカップリングを制約する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 B → D*τν崩壊におけるR(D*)の観測超過は、2HDMにおける電荷を帯びたヒッグスボソンによって説明可能か？
• RQ2 Br(B→τν)、D(s)→τν、およびπ/τ崩壊などの他のフレーバー観測量から、電荷を帯びたヒッグスの質量とヤウカフカップリングに課せられる制約は何か？
• RQ3 電荷を帯びたヒッグスが、木レベルのフレーバー変換を伴うニュートリノ中性荷電現在（FCNC）を導入せずにR(D*)の異常を説明できるか？
• RQ4 B→D(∗)τν崩壊におけるどの運動量観測量が電荷を帯びたヒッグスの寄与に感受性が低く、したがって新しい物理のクリーンなテストとして機能するか？
• RQ5 R(D*)とBr(B→τν)を同時に説明するには、2HDMフレームワーク内でどのヤウカフカップリング構造が必要か？

主な発見

• BaBarによるR(D*) = 0.332±0.024±0.018の測定値は、標準模型（SM）予測の0.252±0.002±0.003に対して2.7σの超過を示している。
• 更新された格子QCD計算を用いることで、R(D) = 0.440±0.058±0.042の実験的値は、現在のSMと整合的となり、異常としての有意性が低下した。
• R(D*)、Br(B→τν)、およびD(s)のレプティック崩壊率の組み合わせは、ヤウカフカップリングの家族ユニバーサル性の逸脱がなければ、2HDMでは同時に説明できない。
• R(D*)を説明するために必要なRe(ςuς∗l)/M²H±の値は負であるのに対し、Br(B→τν)およびD(s)→τνを説明するために必要な値は正であるため、強い矛盾が生じる。
• LEPによるZ→bb¯およびZ→ff¯幅の制約から、MH± > 39.6 GeV（95%信頼水準）が得られ、崩壊モードやヤウカフ構造に依存しない。
• X1(q²)およびXD∗₂(q²)の観測量は電荷を帯びたヒッグスの寄与に感受性が低く、将来的なq²バンディング解析において非スカラーの新しい物理をテストするための手段として利用可能である。