[論文レビュー] Non-decoupling effects of the heavy T in the B0(d,s) - anti- B0(d,s) mixing and rare K and B decays

Andrzej J. Buras, Anton Poschenrieder+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 25, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用数 10

ひとこと要約

この論文は、Littlest Higgs模型における重いトップクォークパートナー（T）が、二重Tボックス図を通じてB⁰_d,s–B̄⁰_d,s混合を強化する顕著な非分解効果を特定している。この効果はx_T = m_T²/M_W²に線形に依存するが、対数的依存と比較して、非分解的である。x_L ≈ 0.95およびf/v = 5–15の場合、短距離関数Sは最大56%増加し、V_tdは抑制され、ΔM_sおよびBr(B_s→μ⁺μ⁻)は標準模型予測に対して最大66%増加する。

ABSTRACT

We point out that in the case of a heavy top quark T, present in the Littlest Higgs model (LH), and the t-T mixing parameter x_L > 0.90 the contribution to B^0_{d,s}-\bar B^0_{d,s} mixing from box diagrams with two T exchanges cannot be neglected. Although formally O(v^4/f^4) with v = 246 GeV and f > 1 TeV, this contribution increases linearly with x_T = m_T^2/M^2_W and with x_T = O(f^2/v^2) constitutes effectively an O(v^2/f^2) correction. For x_L ~ 1, this contribution turns out to be more important than the genuine O(v^2/f^2) corrections. In particular it is larger than the recently calculated O(v^2/f^2) contribution of box diagrams with a single T exchange that increases only logarithmically with x_T. For x_L = 0.95 and f/v = 5,10,15, the short distance function S governing the B^0_{d,s}-\bar B^0_{d,s} mixing mass differences \Delta M_{d,s} receives 56%, 15% and 7% enhancements relative to its Standard Model (SM) value, implying a suppression of the CKM element V_td and an enhancement of \Delta M_s. The short distance functions X and Y, relevant for rare K and B decays, increase only logarithmically with x_T. With the suppressed V_td, K->\pi u\bar u and B_d->\mu^+\mu^- decays are only insignificantly modified with respect to the SM, while the branching ratio Br(B_s->\mu^+\mu^-) receives 66%, 19% and 9% enhancements for x_L = 0.95 and f/v = 5,10,15, respectively. Similar enhancement is found for Br(B_s->\mu\bar\mu)/Br(B_d->\mu\bar\mu).

研究の動機と目的

• Littlest Higgs模型における重いトップクォークパートナー（T）がB⁰_d,s–B̄⁰_d,s混合に与える影響を調査すること。
• x_L > 0.90の場合に、形式的にO(v⁴/f⁴)である二重Tボックス図の寄与が、依然として顕著であるかどうかを評価すること。
• 単一Tボックス図による標準的O(v²/f²)補正と比較して、二重T寄与の大きさを評価すること。
• 修正されたCKMパラメータ下でのレアKおよびB崩壊、特にK→πνν̄およびB→μ⁺μ⁻への影響を評価すること。
• 抑制されたV_tdおよび強化された混合に起因する、B_s→μ⁺μ⁻分岐比の増幅を定量化すること。

提案手法

• B⁰_d,s–B̄⁰_d,s混合に伴う二つのTクォークを含むボックス図を分析し、短距離関数Sへの寄与を計算すること。
• 二重T寄与のスケーリング特性を評価し、x_T = m_T²/M_W²に線形に依存することを示し、単一T寄与の対数的依存と対照的にする。
• 二重T寄与を標準的O(v²/f²)補正と比較し、x_L ≈ 1の場合に支配的になると示す。
• x_L = m_T²/f²を用いて、f/vの関数として結果を表現する。f > 1 TeV、v = 246 GeVとする。
• ΔM_d,sおよびレア崩壊のための有効ウィルソン係数S、X、Yを計算し、抑制されたV_tdを組み込む。
• 得られたパラメータを用いて、B_s→μ⁺μ⁻およびB_d→μ⁺μ⁻の分岐比を計算し、標準模型の予測と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 トップクォークパートナーが重く、x_L > 0.90である場合、二重Tボックス図はB⁰_d,s–B̄⁰_d,s混合にどのように影響を与えるか？
• RQ2 二つのTの交換に起因するO(v⁴/f⁴)寄与が非分解的であり、標準的O(v²/f²)補正を上回る可能性があるか？
• RQ3 二重T寄与が短距離関数SおよびそれによるΔM_d,sに与える定量的影響は何か？
• RQ4 強化されたSに起因するV_tdの抑制は、K→πνν̄およびB_d→μ⁺μ⁻などのレアKおよびB崩壊にどのように影響を与えるか？
• RQ5 f/v比を変化させた場合、x_L ≈ 0.95で固定したとき、Br(B_s→μ⁺μ⁻)は標準模型に比べてどの程度増幅するか？

主な発見

• x_L = 0.95およびf/v = 5の場合、二重Tボックス寄与は標準模型値に対して短距離関数Sを56%増加する。
• f/v = 10および15の場合、f⁻²依存性によりSの増幅はそれぞれ15%および7%に減少する。
• CKM要素V_tdの抑制は、強化されたSに起因するものであり、ΔM_sの増加およびレア崩壊振幅への影響を引き起こす。
• Br(B_s→μ⁺μ⁻)はf/v = 5のとき標準模型に比べ66%増加し、f/v = 10では19%、f/v = 15では9%増加する。
• Br(B_s→μ⁺μ⁻)/Br(B_d→μ⁺μ⁻)の比に対しても顕著な増幅が見られ、B_s混合への寄与が大きいことに一致する。
• K→πνν̄およびB_d→μ⁺μ⁻崩壊は、V_tdが抑制されているためわずかに変化するのみであり、その振幅はこの変化にあまり敏感でない。