[論文レビュー] Probing the R-parity violating supersymmetric effects in $B_c o J/ψ\ell^-\barν_{\ell},η_c\ell^-\barν_{\ell}$ and $Λ_b oΛ_c\ell^-\barν_{\ell}$ decays

Bin Wei, Jie Zhu+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 3, 2018

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 28被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、$R_D$ および $R_{D^*}$ 異常から導かれる制約付き RPV 耦合 $\lambda_{i33}\tilde{\lambda}^{\prime*}_{i23}$ を用いて、$B_c \to J/\psi\ell^-\bar{\nu}_\ell$、$B_c \to \eta_c\ell^-\bar{\nu}_\ell$、および $\Lambda_b \to \Lambda_c\ell^-\bar{\nu}_\ell$ 衰えにおける R-奇性破れ超対称性（RPV）効果を調査する。$R_{J/\psi}$、$R_{\eta_c}$、$R_{\Lambda_c}$ において、それぞれ最大で 10%、112%、24% の増幅が見られ、LHCb および Belle-II における RPV 超対称性の探査に寄与する。

ABSTRACT

Motivated by recent $R_D$, $R_{D^*}$ and $R_{J/ψ}$ anomalies in $B o D\ell^- \barν_{\ell}$, $B o D^*\ell^- \barν_{\ell}$ and $B_c o J/ψ\ell^- \barν_{\ell}$ decays, respectively, we study possible R-parity violating supersymmetric effects in $B_c o J/ψ\ell^- \barν_{\ell},η_c\ell^- \barν_{\ell}$ and $Λ_b o Λ_c \ell^- \barν_{\ell}$ decays, which are also induced by $b o c \ell^- \barν_{\ell}$ at quark level. We find that (I) the constrained slepton exchange couplings $λ_{i33} ildeλ'^*_{i23}$ involving in $b o c τ^- \barν_τ$ transition from relevant latest experimental data still have quite large effects on all (differential) branching ratios and the normalized forward-backward asymmetries of the exclusive semileptonic $b o c τ^- \barν_τ$ decays as well as the ratios of the (differential) branching ratios; (II) after satisfying the data of $R_D$ and $R_{D^*}$, the upper limit of $R_{J/ψ}$, $R_{η_c}$ and $R_{Λ_c}$ could be increased by 10%, 112% and 24%, respectively, from their upper limits of the Standard Model predictions by the $λ_{i33} ildeλ'^*_{i23}$ couplings. The results in this work could be used to probe R-parity violating effects and will correlate with searches for direct supersymmetric signals at the running LHCb and the forthcoming Belle-II.

研究の動機と目的

• R-奇性破れ（RPV）超対称性効果が $B_c \to J/\psi\ell^-\bar{\nu}_\ell$、$B_c \to \eta_c\ell^-\bar{\nu}_\ell$、$\Lambda_b \to \Lambda_c\ell^-\bar{\nu}_\ell$ 衰えに与える影響を調査すること。
• 最新の $R_D$ および $R_{D^*}$ の実験データを用いて、RPV 耦合 $\lambda_{i33}\tilde{\lambda}^{\prime*}_{i23}$ を制約すること。
• これらの RPV 捕獲が、研究対象の衰えにおける分岐比、微分分岐比、および正規化された前向き-後向き非対称性に与える影響を評価すること。
• 将来の LHCb および Belle-II 実験における RPV 効果の観測可能性を評価すること。

提案手法

• 標準模型と R-奇性破れ（RPV）貢献を含む有効ハミルトニアン形式を用いて、$b \to c\ell^-\bar{\nu}_\ell$ 遷移を記述する。
• $R_D$ および $R_{D^*}$ 異常から導かれた制約付き RPV 耦合パラメータ $\lambda_{i33}\tilde{\lambda}^{\prime*}_{i23}$ を用いて、物理的観測量を計算する。
• ヘリシティ振幅と形因子を用いて、$B_c \to J/\psi\ell^-\bar{\nu}_\ell$、$B_c \to \eta_c\ell^-\bar{\nu}_\ell$、$\Lambda_b \to \Lambda_c\ell^-\bar{\nu}_\ell$ 衰えの微分分岐比および正規化された前向き-後向き非対称性を計算する。
• $\Lambda_b \to \Lambda_c$ 遷移には参照文献 [42] の形因子を用い、ベクトルおよび軸性ベクトルカレント貢献の両方を含む。
• ヘリシティ振幅および運動量変数を用いて、二重微分分岐比および前向き-後向き非対称性の式を導出する。
• 標準模型の予測と RPV 貢献を比較し、$R_{J/\psi}$、$R_{\eta_c}$、$R_{\Lambda_c}$ のずれを抽出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 R-奇性破れ超対称性は、$R_D$ および $R_{D^*}$ 異常を説明しつつ、同時に $B_c \to J/\psi\ell^-\bar{\nu}_\ell$ 衰えに影響を与えることができるか？
• RQ2 制約付き $\lambda_{i33}\tilde{\lambda}^{\prime*}_{i23}$ 耦合は、$B_c \to \eta_c\ell^-\bar{\nu}_\ell$ および $\Lambda_b \to \Lambda_c\ell^-\bar{\nu}_\ell$ 衰えの分岐比および非対称性にどのような影響を与えるか？
• RQ3 RPV 貢献は、標準模型の上限を超えて、$R_{J/\psi}$、$R_{\eta_c}$、$R_{\Lambda_c}$ の比をどの程度まで増幅させ得るか？
• RQ4 これらの排他的半レプトン的衰えにおいて、RPV 貢献が電荷を帯びたレプトンの正規化された前向き-後向き非対称性にどのように影響を与えるか？
• RQ5 これらの衰えは、LHCb および Belle-II における R-奇性破れ超対称性の探査に有効なプローブとして機能できるか？

主な発見

• 制約付き RPV 耦合 $\lambda_{i33}\tilde{\lambda}^{\prime*}_{i23}$ は、$b \to c\tau^-\bar{\nu}_\tau$ 衰えにおける（微分）分岐比および正規化された前向き-後向き非対称性に顕著な影響を与える。
• $R_D$ および $R_{D^*}$ のデータを満たした後、$R_{J/\psi}$ の上限は標準模型予測を 10% 超えて上昇する。
• $\lambda_{i33}\tilde{\lambda}^{\prime*}_{i23}$ 耦合のおかげで、$R_{\eta_c}$ の上限は 112% 増加し、強い RPV 効果を示唆する。
• $R_{\Lambda_c}$ の上限は、標準模型の上限を 24% 超えて上昇し、$\Lambda_b \to \Lambda_c\ell^-\bar{\nu}_\ell$ 衰えにおける検出可能な RPV 紋様の存在を示唆する。
• 本研究は、LHCb および Belle-II での直接探索と相関する $B_c$ および $\Lambda_b$ 衰えを通じた R-奇性破れ超対称性の探査に有効なフレームワークを提供する。
• 結果は、$B_c \to \eta_c\ell^-\bar{\nu}_\ell$ が RPV 効果に対して特に感受性が高く、新物理発見の有望なチャンネルであることを示している。