[論文レビュー] Polarized $\\Lambda_{b} \ o X_{c} \ au \ u$ in the SM and THDM

Chao-Shang Huang, Hua-Gang Yan|arXiv (Cornell University)|Aug 1, 1997

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、標準模型（SM）および2ヒッグスダブルレット模型（THDM）における、O(αs) QCD補正および1/m²b 階級のスピン依存効果を含めた、包含的半レプトン崩壊 Λb → Xcτν を計算している。τレプトンのスピン化とスペクトルが、特にTHDMにおけるチャージドヒッグスの寄与によって新しい物理に敏感であることが判明し、高タンベータおよび軽いH±質量において、SMの予測から顕著なずれを示す。これは、SMを超える新しい物理の探査に有効である。

ABSTRACT

The inclusive rate and $\ au$ spectrum for a polarized $\\Lambda_b$ -baryon to decay to charm hadronic final states and leptons $\ au \ u$ in the SM and a two-Higgs doublet model are computed.The $O(\\alpha_s)$ QCD corrections to

研究の動機と目的

• 非ゼロのτレプトン質量を考慮した、極化したΛb → Xcτνの包含的崩壊断面積およびτレプトンスペクトルを、標準模型（SM）で計算すること。
• 重味子有効理論（HQET）を用いて、1/m²b 階級のスピン依存係数を含めたSMの結果を拡張すること。
• O(αs) QCD補正および非摂動的1/m²b効果を含めた、2ヒッグスダブルレット模型（THDM）における包含的崩壊断面積およびτスペクトルを計算すること。
• τスペクトルおよびスピン化が新しい物理、特にTHDMにおけるチャージドヒッグスボソンにどれほど感受性があるかを評価すること。
• 将来のΛb半レプトン崩壊の実験的測定を通じて、THDMパラメータを定量的に検証するフレームワークを提供すること。

提案手法

• 重味子有効理論（HQET）を用いて、1/m²b 階級まで、ハドロン的テンソル構造関数Wμνを計算し、スピン依存寄与を含む。
• 運動量変数 x = 2Eτ / mb、y = 2Eν / mb、t = q²/m²b、η = m²τ / m²b、およびτとΛbスピンのなす角cosθを用いて、微分的崩壊断面積を導出する。
• SMでは、τエネルギースペクトルを dΓ/dxdcosθ = AW(x,η,ε) + BW(x,η,ε)cosθ として計算し、THDMでは追加の寄与AH, BH, AI, BIを含める。
• 摂動的QCD計算を用いて、THDMにおけるτスペクトルに対するO(αs) QCD補正を組み込む。
• 非摂動的1/m²b効果をパラメータKbおよびǫbを用いてΛb崩壊に導入する。
• THDMにおけるtanβおよびmH±の依存性を分析し、大きなtanβがチャージドヒッグス寄与を強化することを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非ゼロのτ質量および1/m²b補正が、SMにおけるΛb → Xcτνのτレプトンスペクトルおよびスピン化に与える影響は何か？
• RQ2 THDMにおけるチャージドヒッグスボソンの包含的崩壊断面積およびτスペクトルへの寄与は何か？
• RQ3 O(αs) QCD補正がTHDMにおけるτスペクトルをどのように変化させるか？
• RQ4 THDMにおいて、τスペクトルおよびスピン化は、チャージドヒッグスボソンの質量およびtanβにどれほど感受性を示すか？
• RQ5 Λb → Xcτν崩壊は、特にTHDMにおいて、SMを超える新しい物理を明確に探査する有効なプローブとなるか？

主な発見

• 非ゼロのτ質量およびスピン依存1/m²b補正を含むSMのτスペクトルは、質量ゼロの極限から逸脱し、付録にAWおよびBWの明示的表現が提示されている。
• THDMでは、高タンベータにおいてチャージドヒッグス寄与が崩壊断面積において支配的となり、tanβ > 50のときには全幅が顕著に増加する。
• mH± = 200 GeVの場合、tanβ = 100でTHDMの全幅がSMの全幅を最大30%上回り、新しい物理への強い感受性を示している。
• THDMにおけるτスペクトルに対するO(αs) QCD補正は無視できないものであり、特に高x（高エネルギーτ）領域でスペクトル形状を変化させる。
• τレプトンの角度分布（cosθ依存性）は、高タンベータにおけるTHDMで前後非対称性が顕著に増大し、新しい物理の感受性が高いプローブとなる。
• 大タンベータ極限において、THDMの寄与はr⁴ tan²βに比例し、主にAHおよびBH項に支配的であり、SM予測からの顕著なずれが観測可能となる。