[論文レビュー] Hadronic vs leptonic flavor and CP violation in SUSY SO(10)

Sebastian Jäger, Ulrich Nierste|ArXiv.org|Oct 27, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、大気 neutrinoの大きな混合角が右巻きのボトムおよびストレンジクォーク系に顕著なフレーバー変換を引き起こす、超対称的SO(10)統一理論（SUSY SO(10)）モデルを検討する。ローレンツ群の進化を通じて、$B_s$-$\overline{B}_s$混合および$BR(\tau \to \mu\gamma)$に大きな寄与が生じるが、後者は実験的制約によって制限される。一方、$B_d \to \phi K_S$ では顕著なCP対称性の破れ効果が現れる可能性がある。

ABSTRACT

We study hadronic and leptonic flavor physics in a SUSY SO(10) model proposed by Chang, Masiero, and Murayama, which links b -> s transitions to the observed large atmospheric neutrino mixing angle. We find large effects in B_s-B_s-bar mixing and BR(tau -> mu gamma) and comment on B_d -> phi K_S.

研究の動機と目的

• SUSY SO(10)における大気 neutrino の大きな混合角がハドロン系に観測可能なフレーバー変換効果を引き起こす仕組みを明らかにすること。
• CMM モデルのフレーバー構造が $B_s$-$\overline{B}_s$ 混合および $\tau\to\mu\gamma$ 衰退率に与える影響を分析すること。
• BR($\tau\to\mu\gamma$) および $B_d \to \phi K_S$ のCP非対称性に関する実験的制約を踏まえたモデルの妥当性を評価すること。
• 右巻きのスクォーク混合に制約のない位相が存在する場合、$B_s$ 衰退において顕著なCP対称性の破れ効果が予測されるかどうかを特定すること。

提案手法

• 次元5のスーパーポテンシャル（プランク質量およびヒッグス場を含む）を用いて、有効なヤコビ係数を生成し、ニュートリノ混合とクォークフレーバー遷移を結びつける。
• 軟質量の走破を計算するため、微分方程式（RGEs）を解き、トップクォークのヤコビ係数結合による非一様なスフェルミオン質量を導出する。
• 右巻きのスクォーク混合角はPMNS行列によって決定され、大気混合角 $|U_{\mu3}| \approx |U_{\tau3}| \approx 1/2$ が $\tilde{b}_R$ および $\tilde{s}_R$ の顕著な混合を引き起こす。
• グルアノおよびスクォークを含む1ループのボックス図を計算し、$B_s$-$\overline{B}_s$ 混合振幅を評価する。ウィルソン係数はRGEを用いたマッチングによって得られる。
• $\tau\to\mu\gamma$ 衰退振幅は、有効場理論的手法を用いて計算され、チルディンおよび電荷付きヒッグスのループからの寄与が含まれ、$\mu$-パラメータも含む。
• QCD因子化を $B_d \to \phi K_S$ に適用し、主にクロモグアイス・ペンギン演算子からのSUSY寄与を特定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CMMモデルにおける大気 neutrino の大きな混合角は、$B_s$ 系における観測可能なフレーバー変換効果を引き起こすか？
• RQ2 グルアノ-スクォークボックス図は、標準模型を上回る $B_s$-$\overline{B}_s$ 混合をどの程度強化するか？
• RQ3 このSUSY SO(10)モデルにおける $BR(\tau\to\mu\gamma)$ の予測は何か？ また、実験的制限と比較するとどうなるか？
• RQ4 モデルは $B_s$ 衰退において顕著なCP対称性の破れ位相を生成できるか？ また、$\tau\to\mu\gamma$ の制限と整合性があるか？
• RQ5 $B_d \to \phi K_S$ におけるSUSY寄与の大きさは何か？ また、時間に依存するCP非対称性における $\sin(2\beta)$ のずれを説明できるか？

主な発見

• CMMモデルは、大気混合角の大きさとグルアノ-スクォークボックス図における強い結合性により、$B_s$-$\overline{B}_s$ 混合を標準模型と比較して最大16倍まで強化する。
• $\tau\to\mu\gamma$ の分岐比は大きく予測され、$(m_{\tilde{q}}, a_d)$ 平面上の等高線は $10^{-7}$ に近づく値を示すが、これはBelleの上限 $1.1 \times 10^{-7}$ によって制限される。
• 混合パラメータ $\Lambda_3 \approx 1/2$ の位相は制約がないため、$B_s \to \psi\phi$ および $B_s \to \psi\eta^{(\prime)}$ 衰退において顕著なCP対称性の破れ効果が生じる可能性がある。
• $B_d \to \phi K_S$ 衰退は、クロモグアイス・ペンギン演算子からの主なSUSY寄与を受ける。これは、標準模型の振幅に対して ${\cal O}(1)$ の補正をもたらす可能性がある。
• モデルは、時間に依存する $B_d \to \phi K_S$ のCP非対称性が $\sin(2\beta)$ から顕著にずれる予測を下すが、これはまだ $\tau\to\mu\gamma$ の制限と整合化されていない。
• 多くの新しいパラメータを持つにもかかわらず、フレーバー対称性とRGEがヤコビ行列および軟質量の構造を固定するため、モデルは依然として予測可能である。