[論文レビュー] Implications of Non-Standard CP Violation in Hadronic $B$-Decays

David Atwood, Gudrun Hiller|ArXiv.org|Jul 21, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 33被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、ハドロン的B崩壊における非標準的CP対称性の破れを調査し、sZb結合が強化されたZプルームメカニズムを有する新しい物理のモデル群に注目している。このモデルは、B⁰→J/ψK_SとB⁰→ϕK_Sにおけるsin 2βの観測された乖離を説明できる可能性がある。Zプルーム機構が原因である場合、η_cK_S、χ₁K_S、ψ′K_Sなどの charm 開殻および bottom 開殻モードにおけるsin 2βの測定可能なずれを予測しており、これは標準模型を超える新しい物理の検証可能なシグネチャを提供する。

ABSTRACT

We investigate a class of models for new physics which could produce a large difference in sin 2 beta between B0-> J/ψK(S) and the ``pure penguin'' mode B0-> phi K(S). In such models, the dominant effect is through a Z-penguin and therefore a pattern of deviation in sin 2beta as measured in B0-> chi(1) K(S); eta(c) K(S); J/ψK(S) and psi-prime K(S) is predicted. If the preliminary data concerning the discrepancy between J/ψK(S) and phi K(S) proves correct in magnitude, discrepancies in these other modes would likely be observable. We also consider the effects such new physics could have on the B(s) system and the isospin analysis of B-> Kπ. We compare this scenario with a scenario where contributions to sin 2beta in various modes is produced by gluino loops and down squark mixing.

研究の動機と目的

• 非標準的CP対称性の破れがハドロン的B崩壊に与える影響を調査し、特にsとbクォークへのフラバー変換を伴うZボソン結合が強化されたZプルーム媒介メカニズムに注目する。
• B⁰→J/ψK_SとB⁰→ϕK_Sにおけるsin 2βの観測された乖離が、標準模型の予測から逸脱していることを説明する。
• Zプルームモデルが正しければ、η_cK_S、χ₁K_S、ψ′K_Sなどの他のB→(c\bar{c})K_Sモードにおけるsin 2βの観測可能なずれを予測する。
• Zプルームのシナリオを、グルーニョのループやダウンスキュアクの混合を含む他の新しい物理のモデルと比較する。
• このような新しい物理がB_s系およびB→Kπ崩壊におけるアイソスピン解析に与える影響を評価する。

提案手法

• 有効場理論を用いて、b→s遷移における非標準的Zプルーム寄与をモデル化し、sおよびbクォークへのフラバー変換を伴うZボソン結合によってパrameter化する。
• B→(c\bar{c})K_SおよびB→ϕK_S崩壊の有効ハミルトニアンを導出し、ウィルソン係数に標準模型および新しい物理の寄与を含める。
• 弱スケールからbクォーク質量スケールへのランゲージ群の発展を、12次元の一次対数の異常次元行列を用いて行う。
• QCD因子化およびライトコン回折関数を用いて、ベクトルおよび軸性ベクトル最終状態（例：J/ψ、χ₁）の行列要素を評価する。
• 混合振幅と崩壊振幅の干渉を計算し、時間に依存するCP非対称性、特にさまざまな最終状態におけるsin 2βを抽出する。
• グルーニョループおよびスキュアク混合を含む他の新しい物理シナリオの予測と、Zプルームモデルの予測を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 強化されたsZb結合を有するZプルーム機構が、B⁰→J/ψK_SとB⁰→ϕK_Sにおけるsin 2βの観測された乖離を説明できるか？
• RQ2 Zプルームモデルが正しければ、η_cK_S、χ₁K_S、ψ′K_Sなどの他のB→(c\bar{c})K_Sモードにおけるsin 2βの予測されたずれは何か？
• RQ3 グルーニョループおよびダウンスキュアク混合を含む他の新しい物理シナリオと比較して、Zプルームモデルの予測はどのように異なるか？
• RQ4 B⁰→ϕK_Sのデータが、b→s遷移における新しい物理寄与の大きさと構造にどのような制約を課えるか？
• RQ5 このような新しい物理がB_s系およびB→Kπ崩壊におけるアイソスピン解析に与える影響は何か？

主な発見

• Zプルームモデルは、B→(c\bar{c})K_Sモードにおけるsin 2βのずれに明確なパターンを予測しており、ϕK_Sにおける異常性が確認されれば、J/ψK_S、χ₁K_S、η_cK_Sの間で顕著な差が生じると予想される。
• モデルはχ₁K_Sにおけるsin 2βの大きなずれを予測しており、BaBarデータからの中央値は1.01±0.40であり、標準模型の予想値約0.73とは一致しない。
• B→ϕK_Sの行列要素におけるZプルーム寄与は、C_3、C_4、C_5および有効色磁気モーメント演算子C_8g^effに比例し、漸近的分布振幅に対してκ_8 = -0.045である。
• ϕK_Sにおける異常性が実際のものであれば、現在または近い将来の実験的感度で、η_cK_Sやψ′K_Sなどの他のモードにおけるずれが観測可能であると予測される。
• Zプルーム寄与のシナリオは、グルーニョループモデルとは、異なるフラバー構造および最終状態のJ^CP依存性により区別可能である。
• 分析により、現在のsin 2βにおける実験的不確実性は理論的誤差（14％）によって支配されており、新しい物理を検証するためには理論的入力の改善が不可欠であることが示された。