[論文レビュー] Experimental Constraints on Stop-Scharm Flavor Mixing and Implications in Top-quark FCNC Processes

Junjie Cao, G. Eilam+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 19, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、LHCからの squark および Higgs ボソン質量の実験的制約、b → sγ 衰えのデータ、および W ボソン質量と弱い混合角の精度測定を組み合わせたものを使って、最小超対称標準模型（MSSM）におけるストップ-シャームフラバー混合を調査する。その結果、$̂{t}_R$-$̂{c}_L$ 混合が強く抑制され、LHCにおけるトップクォークのフラバー変換を伴う電磁的中性流過程の最大率が顕著に低下することが示された。

ABSTRACT

We examine experimental constraints on stop-scharm flavor mixing in the minimal supersymmetric standard model, which arise from the experimental bounds on squark and Higgs boson masses, the experimental data on $b \ o s \\gamma$, as well as the precision measurements of $W$-boson mass and the effective weak mixing angle. We find that while the constraints from a single experimental measurement may be mild, the constraints from the combined analysis are rather stringent, especially on $\ ilde t_R-\ ilde c_L$ mixing. As an illustration for the effects of such constraints, we examine various top-quark flavor-changing neutral-current processes induced by stop-scharm mixings at the LHC and find that their maximal rates are significantly lowered.

研究の動機と目的

• 最小超対称標準模型（MSSM）におけるストップ-シャームフラバー混合の実験的制約を評価すること。
• LHCからの squark および Higgs ボソン質量の境界、b → sγ および精度電弱測定の組み合わせデータが、ストップ-シャーム混合パラメータに与える影響を評価すること。
• これらの制約がLHCにおけるトップクォークのフラバー変換を伴う電磁的中性流（FCNC）過程に与える現象論的影響を検討すること。
• これらの制約がどれほどきついのか、特に$̂{t}_R$-$̂{c}_L$ 混合に対して、そして観測可能な信号断面積に与える影響を定量化すること。

提案手法

• LHCからの squark および Higgs ボソン質量の実験的境界を用いる。
• フラバー変換を伴う過程の主要なプローブである、希少な崩壊 b → sγ の制約を組み込む。
• W ボソン質量と有効的な弱い混合角の精度測定を用いて、混合パラメータを制約する。
• 多様な実験的入力を統合して、ストップ-シャーム混合にきびしい制限を導出する。
• 有効場理論的手法を用いて、LHCにおけるストップ-シャーム混合によって媒介されるトップクォークのFCNC過程を評価する。
• 導出された制約の下で、FCNC過程の最大分岐比を計算し、現象論的妥当性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 squark 質量、Higgs 質量、b → sγ、および精度電弱データからの実験的制約を組み合わせることで、MSSMにおけるストップ-シャームフラバー混合にどのような影響を与えるか？
• RQ2 他の混合チャネルと比較して、$̂{t}_R$-$̂{c}_L$ 混合に対する制約の相対的な強さはどの程度か？
• RQ3 これらの制約によって、LHCにおけるトップクォークのフラバー変換を伴う電磁的中性流過程の生成断面積はどの程度抑制されるか？
• RQ4 個別の測定からの制約は十分か、それとも組み合わせが強力な抑制を実現するために不可欠か？
• RQ5 導出された混合制約の下で、トップクォークのFCNC過程の最大観測断面積はどの程度か？

主な発見

• 複数のソースからの実験的制約を組み合わせることで、単一の測定よりもはるかにきついストップ-シャーム混合の制限が得られる。
• 特に$̂{t}_R$-$̂{c}_L$ 混合チャネルは、統合的分析によって強く制約されている。
• b → sγ や W ボソン質量といった個別の測定からの制約は、単独では比較的弱い。
• きびしい混合制約の結果、LHCにおけるトップクォークのフラバー変換を伴う電磁的中性流過程の最大分岐比は顕著に低下している。
• $̂{t}_R$-$̂{c}_L$ 混合の抑制が、FCNC過程全体の生成断面積を低下させる主要因となっている。
• 本研究は、現在の実験的データが、大規模なストップ-シャーム混合を排除しており、LHCにおけるこのようなモデルの現象論的到達範囲を制限していることを示している。