[論文レビュー] Indirect Probes of New Physics

J.L. Hewett, Tatsu Takeuchi+1 more|ArXiv.org|Mar 23, 1996

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 9

ひとこと要約

この論文は、標準模型を超える新しい物理学のための間接的プローブについて包括的なレビューを提供しており、精度の高い電弱測定、ミュオン g-2、希少崩壊、中間子混合、CP対称性の破れ、軽レプトン数の破れ、二重ベータ崩壊、電気双極子モーメントを分析している。モデルに依存しないおよびモデルに依存する両方の分析を提示し、精度の高い観測量を通じて新しい物理学を制約する体系的な枠組みを提供している。

ABSTRACT

We summarize the indirect effects of new physics in a variety of processes. We consider precision electroweak measurements, the $g-2$ of the muon, rare decays, meson mixing, CP violation, lepton number violating interactions, double beta decay, and the electric dipole moments of atoms, molecules, and the neutron. We include discussions of both model independent and dependent analyses where applicable.

研究の動機と目的

• 複数の過程にわたる精度測定を用いて、間接的制約を新しい物理学の観点から体系化すること。
• 直接発見なしに、標準模型を超える物理学を明らかにするのを助ける感受性の高い観測量を特定すること。
• モデルに依存しないおよびモデルに依存する両方のアプローチにおいて、間接的信号を統合的に解釈するフレームワークを提供すること。
• 希少過程および電気双極子モーメントが、テルバスケールでの新しい物理学のプローブとしての可能性を評価すること。
• 電弱およびフラバー系における最も制約の強い観測量を特定することで、将来の実験的探索を導くこと。

提案手法

• S、T、Uパラメータなどの精度の高い電弱観測量を分析し、新しい物理学の寄与を制約する。
• ミュオンの異常磁気モーメント（g-2）を、ループ補正における新しい物理学の感受性の高いプローブとして評価する。
• 有効場理論の手法を用いて、希少崩壊およびフラバー変換過程のモデルに依存しない分析を実施する。
• KおよびB系における中間子混合およびCP対称性の破れ観測量を検討し、クォーク系における新しい物理学を制約する。
• ニュートリノが伴わない二重ベータ崩壊のようなレプトン数の破れ過程を検討し、マヨラナニュートリノへの影響を考察する。
• 中性子、原子、分子の電気双極子モーメント（EDM）を計算し、標準模型を超えるCP対称性の破れに対する厳しいテストとする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どの精度の高い電弱観測量が新しい物理学の寄与に対して最も感受性を示すか？
• RQ2 ミュオン g-2 の異常は、標準模型を超える新しい物理学によってどの程度説明可能か？
• RQ3 希少崩壊および中間子混合過程は、クォーク系およびレプトン系における新しい物理学をどの程度制約するか？
• RQ4 EDM 測定は、テルバスケールでのCP対称性の破れを示す新しい物理学にどのような意味を持つか？
• RQ5 モデルに依存しない有効場理論のアプローチと、特定のモデルに依存する分析とを比較した場合、どちらが新しい物理学の制約において優れているか？

主な発見

• 精度の高い電弱データは、特にTパラメータにおいて、弱い結合を持つ新しい状態を favour する形で、新しい物理学の寄与を強く制約している。
• ミュオン g-2 の異常は、依然として新しい物理学の顕著な兆候のままであり、ループ図における仮想粒子の寄与が観測されたずれを説明できる可能性がある。
• K→πνν̄ や B→Xsγ などの希少崩壊は、拡張されたヒッグス系やレプトクォークを含むモデルにおいて、新しい物理学を強く制約している。
• BおよびK系における中間子混合およびCP対称性の破れ対称性の非対称性は、フラバー変換のない中性荷電現在を含むモデルにおいて、クォーク系における新しい物理学に感受性が強い。
• 中性子および原子の電気双極子モーメントは、CP対称性の破れを示す新しい物理学に対してきびしい制約を与え、多くのモデルでパラメータ空間の広い領域を除外している。
• ニュートリノが伴わない二重ベータ崩壊のようなレプトン数の破れ過程は、マヨラナニュートリノ質量やその他のBSM物理学の探査に有効であり、現在の制限が主要なモデルをすでに制約している。