[論文レビュー] Insights from the Interplay of K -> pi nu anti-nu and epsilon_K on the New Physics Flavour Structure

Monika Blanke|arXiv (Cornell University)|Apr 16, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 30被引用数 21

ひとこと要約

この論文は、εKのきつい実験的制限によって制約を受ける∆S=2および∆S=1遷移における普遍的な弱位相の結果として、特定の新しい物理（NP）モデルにおいてKL→π⁰νν̄とK⁺→π⁺νν̄の分岐比の間にはきつい相関関係が存在することを特定した。この相関関係は、K⁰–K̄⁰混合とK→πνν̄崩壊におけるNP寄与が同じCP対称性破れ位相を持つ場合にのみ生じ、特にヘリカルに強化された左対右の演算子を有するモデルでは、位相が相関しない場合に破綻する。

ABSTRACT

In certain new physics (NP) models, such as the Littlest Higgs model with T-parity, a strict correlation between the K_L -> pi0 nu anti-nu and K+ -> pi+ nu anti-nu branching ratios has been observed, allowing essentially only for two branches of possible points, while in other NP frameworks, such as the general MSSM or warped extra dimensional models, no visible correlation appears. We analyse the origin of the correlation in question and show it to be a direct consequence of the stringent experimental constraint on epsilon_K, provided that the NP enters with comparable strength and a universal weak phase in both Delta S = 2 and Delta S = 1 transitions. This happens in many NP scenarios with either only SM operators, or where the NP induces exclusively right-handed currents while the left-right Delta S = 2 operators are absent. On the other hand, if the NP phases in Delta S = 2 and Delta S = 1 processes are uncorrelated, epsilon_K has no power to put constraints on the K -> pi nu anti-nu system. The latter appears in particular in those NP models where K^0 - anti-K^0 mixing receives contributions from the chirally enhanced left-right operators. We discuss the stability of the correlation in question against small deviations from the assumption of universal Delta S = 2 and Delta S = 1 weak phases, and in the presence of non-negligible NP contributions to epsilon_K.

研究の動機と目的

• ルールのないヒッグスとT対称性を備えたミニマム・ヒッグスモデルのような特定のNPモデルにおけるKL→π⁰νν̄とK⁺→π⁺νν̄分岐比の観測された相関の起源を理解すること。
• εKの実験的制限がK→πνν̄崩壊率を強く制約する条件を特定すること。
• 普遍的な弱位相からのわずかなずれやεKに非無視なNP寄与がある場合に、相関関係が安定であるかどうかを調査すること。
• 相関関係がNP演算子構造の特徴であるのか、それともCP対称性破れ位相の普遍性の結果であるのかを明確にすること。

提案手法

• K→πνν̄崩壊の有効ハミルトニアンを分析し、(V−A)⊗(V−A)および(V+A)⊗(V−A)の現在-現在演算子に注目する。
• 保存量の性質により、(V)⊗(V−A)の組み合わせのみが寄与することを特定し、力学の簡略化を図る。
• K→πνν̄振幅におけるウィルスン係数の虚部を制約するために、εKの実験的上限を適用する。
• SMの予測とNP寄与を比較するモデルに依存しない分析を行い、∆S=2および∆S=1遷移におけるNPの強度が同等であると仮定する。
• 普遍的な弱位相からのずれやεKに非ゼロのNP寄与がある場合の相関関係の安定性を評価する。
• LHT、最小3-3-1モデル、一般MSSM、および歪みたった余剰次元モデルの各モデル間で結果を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜルールのないヒッグスとT対称性を備えたモデルのような特定のモデルではKL→π⁰νν̄とK⁺→π⁺νν̄分岐比のきつい相関関係が現れるが、一般MSSMやRSモデルでは現れないのか？
• RQ2 εKの実験的制限がどのように特定のNP状況におけるK→πνν̄崩壊率の相関関係を強制するのか？
• RQ3 ∆S=2および∆S=1遷移におけるNP位相が相関しない場合、相関関係が破綻する条件は何か、特にヘリカルに強化された左対右演算子を有するモデルにおいて。
• RQ4 相関関係は新しいフレーバー対称性破れ演算子の構造に起因するのか、それとも位相の普遍性に起因するのか？
• RQ5 普遍的な弱位相からのわずかなずれやεKに非無視なNP寄与がある場合、相関関係はどの程度頑健か？

主な発見

• KL→π⁰νν̄とK⁺→π⁺νν̄分岐比の相関関係は、NP演算子構造ではなく、∆S=2および∆S=1遷移における普遍的な弱位相に起因する。
• εKのきつい実験的制限が、普遍的位相を有するモデルにおけるK→πνν̄崩壊率を2つの明確な分岐に制約している。
• ∆S=2および∆S=1過程におけるNP位相が相関しない場合、特にヘリカルに強化された左対右演算子を有するモデルでは相関関係が破綻する。
• NPが右対称電流のみを誘導し、左対右∆S=2演算子が存在しないモデルでは、相関関係は安定しており、εKによって強く制約される。
• NP寄与がεKに無視できる限り、普遍的な弱位相からのわずかなずれに対しても相関関係は頑健に保たれる。
• 一般MSSMやバルク場を有するRSモデルでは相関関係が現れないのは、新しいフレーバー対称性破れ演算子の存在と位相の相関の欠如による。