[論文レビュー] K and B Physics in the Custodially Protected Randall-Sundrum Model

Monika Blanke|arXiv (Cornell University)|Aug 19, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 16被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、共存保護型ランダル＝スンズモデルにおけるフレーバー変換効果を調査し、木レベルのカルラ・ケイン・グルーオンと重い $Z_H$ ボソンの交換が $K$-および $B$-メソン混合および稀崩壊に顕著な寄与をもたらすことを示している。モデルが $B_s$ 混合の異常と標準模型（SM）より100–200%の $K\to\pi\nu\bar{\nu}$ 崩壊の増幅を同時に説明できることを示し、他の新しい物理フレームワークとは区別可能な特徴的なフレーバー構造を提供している。

ABSTRACT

The Randall-Sundrum framework provides an appealing solution to both the gauge hierarchy and the flavour problem. The model with enlarged custodial symmetry is consistent with electroweak precision observables for Kaluza-Klein (KK) scales as low as 2-3 TeV, so that the lowest-lying KK modes could be observed at the LHC. The presence of the heavy KK gauge bosons induces new tree level contributions to flavour violating observables. We summarise the main results for K and B physics observables in the Delta F = 2 and Delta F = 1 sectors. The specific pattern of new physics effects can be used to distinguish this model from other new physics frameworks.

研究の動機と目的

• 共存保護型ランダル＝スンズモデルが電弱精度データおよびフレーバー違反観測量を説明する上で妥当であるかどうかを評価すること。
• Kaluza-Kleinゲージボソンおよびグルーオンからの木レベルの寄与が $K$ システムおよび $B$ システムにおける $\Delta F=2$ および $\Delta F=1$ の過程に与える影響を分析すること。
• このモデルが $\varepsilon_K$、$S_{\psi\phi}$、$A^{s}_{\text{SL}}$、および $K\to\pi\nu\bar{\nu}$ のような稀崩壊の制約を同時に満たすかどうかをテストすること。
• 他の新しい物理の枠組み（例えば、T対称性を有するリトルテスト・ハッグス）とは異なり、このモデル特有のフレーバーおよびCP違反相関を特定すること。
• KKスケールをLHCで探査可能な範囲（約2.5 TeV）に低下させた場合の5次元ヤコビ係数における微調整の程度を評価すること。

提案手法

• ボリュームフェルミオンとねじれの余剰次元を用いた共存保護型ランダル＝スンズモデルを用い、波動関数の局在化によって階層的ヤコビ係数を生成する。
• 波動関数の重なりの階層に依存して自然にフレーバー違反を抑制するRS-GIM機構を適用し、木レベルのFCNCを抑制する。
• KKグルーオンおよび重い $Z_H$ ボソンの交換を通じて $K$-および $B$-メソン混合への寄与を計算し、スカラー左-右演算子に注目する。
• 右巻きのダウンクォークへの右巻きのクォーク電流への新しい寄与を用いて、$K\to\pi\nu\bar{\nu}$ や $B_{s,d}\to\mu^+\mu^-$ などの稀崩壊を評価する。
• 実験的データからの制約を用いて、$\varepsilon_K$、$S_{\psi\phi}$、$A^{s}_{\text{SL}}$、および分岐比のグローバルフィットを実施する。
• 観測量間の相関を分析し、特に $K\to\pi\nu\bar{\nu}$ 平面および $B_{s}\to\mu^+\mu^-$ 崩壊率におけるモデル固有のシグネチャを特定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 共存保護型ランダル＝スンズモデルは、測定された $\varepsilon_K$ と観測された $S_{\psi\phi}$ および $B_s$ 混合における $A^{s}_{\text{SL}}$ 異常を同時に説明できるか？
• RQ2 電弱精度データおよびフレーバー制約を満たす最小のKaluza-Kleinスケールは何か？ また、その場合に必要な微調整はどの程度か？
• RQ3 新しい物理の寄与が $K\to\pi\nu\bar{\nu}$ 崩壊に与える影響は標準模型（SM）と比べてどの程度か？ 予測される100–200%の増幅が達成可能か？
• RQ4 このモデルではどのような特徴的なフレーバー相関が生じるか？ これらは他の新しい物理フレームワーク（例えば、T対称性を有するリトルテスト・ハッグス）とどのように区別できるか？
• RQ5 なぜ稀 $K$ 崩壊におけるNP効果は稀 $B$ 崩壊よりも顕著に大きいのか？ 右巻きクォーク系が果たす役割は何か？

主な発見

• 5次元ヤコビ係数における大きな微調整を要せず、$M_{\text{KK}} \simeq 2.5\,\text{TeV}$ のKaluza-Kleinスケールで $\varepsilon_K$ データと整合性を保つことができる。
• KKグルーオンの木レベルの交換により、スカラー左-右演算子に強い増幅が生じ、$K$-メソン混合への顕著なNP寄与が生じる。
• $K\to\pi\nu\bar{\nu}$ 分岐比は、右巻きクォーク電流への新しい $Z$ ボソン寄与のおかげで、標準模型（SM）よりも最大100–200%増幅される。
• このモデルは $K\to\pi\nu\bar{\nu}$ と他の観測量との間に厳密な相関を予測しないが、これはリトルテスト・ハッグス（T対称性を有する）のような2分岐相関を示すモデルとは明確に異なる。
• 稀 $B$ 崩壊（例：$B_{s,d}\to\mu^+\mu^-$）におけるNP効果は小さく、$\mathcal{O}(10\%)$ のレベルにとどまり、標準模型（SM）と区別しにくい。
• $K$ 崩壊における大きな増幅と、非標準的 $S_{\psi\phi}$ 値は同時に成立せず、$K$ と $B_s$ 観測量がこのモデルの検証において補完的役割を果たすことを示している。