[論文レビュー] Probe the R-parity Violating Supersymmetry Effects in the $B^0_s-\bar{B}^0_s$ Mixing

Ru-Min Wang, G. R. Lu+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 27, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、最新のCDFおよびDØによる質量差ΔMsの測定を用いて、B⁰s- B̄⁰s混合におけるR対称性破れ（RPV）超対称性効果を調査する。ΔMsからRPVカップリング積λ'_{i32}λ'＊_{i23}を制約することで、B_s幅差ΔΓ_sの顕著な低減を予測し、従来の制約よりも約3倍の tighter 上限を得る。

ABSTRACT

The recent measurements of the $B_s$ mass difference $ΔM_s$ by the CDF and DØ collaborations are roughly consistent with the Standard Model predictions, therefore, these measurements will afford an opportunity to constrain new physics scenarios beyond the Standard Model. We consider the impact of the R-parity violating supersymmetry in the $B^0_s-\bar{B}^0_s$ mixing, and use the latest experimental results of $ΔM_s$ to constrain the size of the R-parity violating tree level couplings in the $B^0_s-\bar{B}^0_s$ mixing. Then, using the constrained R-parity violating parameter space from $ΔM_s$, we show the R-parity violating effects on the $B_s$ width difference $ΔΓ_{s}$.

研究の動機と目的

• 最新の実験的ΔMs測定を用いて、B⁰s- B̄⁰s混合におけるR対称性破れ超対称性カップリングを制約すること。
• 制約されたRPVカップリングがB_s幅差ΔΓ_sに与える影響を検討すること。
• ΔMsおよびΔΓ_sの両方からの制約を組み合わせることで、RPVカップリング積λ'_{i32}λ'＊_{i23}のより厳しい上限を導出すること。
• 将来のLHCデータがRPVカップリングの許容パラメータ空間をさらに縮小または除外できる可能性を評価すること。

提案手法

• CDFおよびDØによる測定値ΔMs = (17.31^{+0.33}_{-0.18} ± 0.07)/psを用い、RPVカップリング積λ'_{i32}λ'＊_{i23}を制約する。
• 標準模型およびRPV超対称性における有効ハミルトニアン形式を用いて、混合振幅M_{12}^{s,SM}とRPV寄与M_{12}^{s,RPV}を計算する。
• V_{cb}V_{cs}^*、G(x_c)、G_2(x_c)、および1/m_b補正を含む標準模型の式を用いて、B_s幅差ΔΓ_sを導出する。
• |λ'_{i32}λ'＊_{i23}|とϕ_{¬R_p}の関数としてΔΓ_sの三次元散乱図を描画し、許容パラメータ空間を可視化する。
• ΔMsの制約と実験的ΔΓ_s = (0.22 ± 0.09)/psの組み合わせにより、λ'_{i32}λ'＊_{i23}の許容領域をさらに制限する。
• スレプトン質量m_{~ν_i}に依存する性質を用い、境界をm_{~ν_i}の2乗に反比例する形（1/m_{~ν_i}^2に比例）で表現する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 最新のΔMs測定に基づいて、RPVカップリング積λ'_{i32}λ'＊_{i23}の許容パラメータ空間は何か？
• RQ2 RPV超対称性寄与は、標準模型予測（0.07 ± 0.03 ps）に対してB_s幅差ΔΓ_sにどのように影響を与えるか？
• RQ3 ΔMsおよびΔΓ_sの両方からの制約を組み合わせることで、ΔMs単独の制約よりもλ'_{i32}λ'＊_{i23}の上限を厳しくできるか？
• RQ4 将来のLHCデータが、RPVカップリング空間をさらに制約または除外できる見込みは何か？

主な発見

• ΔMs単独からの上限は、|λ'_{i32}λ'＊_{i23}| ≤ 4.4 × 10^{-7} × (100~\text{GeV}/m_{\tilde{\nu}_i})^2 に大幅に厳しくなり、従来の制約を上回る。
• RPV寄与は、標準模型予測（0.07 ± 0.03 ps）を下回る幅差ΔΓ_sを生じさせることができ、位相ϕ_{¬R_p}に依存してΔΓ_sは0.00〜0.10 psの範囲に変動する。
• 位相ϕ_{¬R_p}が[2π/3, 8π/9]の範囲にあると、ΔΓ_sがゼロに近づくことが示され、強い干渉効果が働くことが示唆される。
• ΔMsとΔΓ_sの両方からの制約により、4.4 × 10^{-7} < |λ'_{i32}λ'＊_{i23}| < 5.5 × 10^{-7} の領域が除外され、ΔMs単独の制約よりも強い上限が得られる。
• 最終的な許容範囲は、|λ'_{i32}λ'＊_{i23}| ∈ [5.5, 13.1] × 10^{-7} × (100~\text{GeV}/m_{\tilde{\nu}_i})^2 となり、以前の研究よりも厳密な制約となる。
• 将来のLHCデータ（年間10^{12}個のb\bar{b}イベント）により、残存する許容パラメータ空間が著しく縮小され、あるいは除外される見込みである。