[論文レビュー] $η'$ production in B-decays: Standard Model vs. New Physics

Alexander L. Kagan, Alexey A. Petrov|ArXiv.org|Jul 15, 1997

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 9

ひとこと要約

本稿は、B中間子崩壊におけるη′生成を検討し、標準模型（SM）の予測と新しい物理モデルの予測を比較する。SMの因子分解だけでは、B → η′Xsにおける大きな観測率を説明できないため、複数の寄与の『ミックス』が必要である。しかし、b → sg遷移のブランチング比が15%程度のモデルは、レア崩壊の制約に反することなくデータを自然に説明でき、η′生成率の説明として説得力があり、CP対称性の破れにも影響を及ける。

ABSTRACT

Standard model factorization can account for the large rate for $B^\pm o η' K^\pm$. The large rate for $B o η' X_s$ is more problematic and requires a ``cocktail'' solution. Individual contributions from factorization, $b o η' s g$, and ``intrinsic charm'' fall significantly short of the observed rate. In contrast, the observed $η'$ yields are easily explained in models with $B(b o sg) \sim 15%$. Factorization can account for the entire semi-inclusive $η'$ yield without violating rare decay constraints. Implications for CP violation are discussed.

研究の動機と目的

• B崩壊におけるη′生成の大きな観測率、特に半包含的崩壊B → η′Xsの理由を理解すること。
• 標準模型（SM）が因子分解と既知の崩壊モードを用いて、観測されたη′生成率を説明できるかどうかを評価すること。
• 特にb → sg遷移が強化された新しい物理モデルが、既存のレア崩壊の制約に反することなくデータを説明できるかどうかを評価すること。
• このようなモデルがB崩壊過程におけるCP対称性の破れに与える影響を検討すること。

提案手法

• B → η′K±崩壊における因子分解を用いたSM寄与のη′生成を分析する。
• B → η′Xs崩壊におけるb → η′s g ピレスン図と「イントリンシック charm」メカニズムの個々の寄与を評価する。
• b → sg遷移のブランチング比が大きく（B(b → sg) ≈ 15%）なるモデルを、観測されたη′生成率の統一的説明として検討する。
• 理論的予測と実験データを比較し、B → K*μ⁺μ⁻などのレアB崩壊からの制約と整合性があるかを確認する。
• このようなモデルがη′生成崩壊におけるCP対称性の破れ量度に与える影響を評価する。
• 新しい物理寄与をモデル化するために、現象論的議論と有効場理論の手法を用い、新たな軽い自由度を導入しない。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準模型（SM）のみでB → η′Xs崩壊の大きな率を説明できるか？
• RQ2 個々のSM寄与（因子分解、b → η′s g ピレスン、イントリンシック charm）が、なぜ観測されたη′生成率を説明できないのか？
• RQ3 顕著なb → sgブランチング比（約15%）を持つ新しい物理モデルが、レア崩壊の制約に反することなくη′生成率を説明できるか？
• RQ4 このようなモデルがη′を生成する崩壊におけるCP対称性の破れ量度にどのように影響を与えるか？
• RQ5 データと整合する、SMと新しい物理寄与の一貫した『ミックス』が存在するか？

主な発見

• 標準模型の因子分解メカニズムは、B± → η′K±崩壊における大きな率を説明できる。
• 半包含的崩壊B → η′Xsの率は、b → η′s g ピレスンやイントリンシック charm といった個々のSM寄与だけでは説明できない。
• 複数のSM寄与を組み合わせた『ミックス』解法でも、B → η′Xsにおける観測されたη′生成率を説明するのは不十分である。
• b → sg遷移のブランチング比がB(b → sg) ≈ 15%程度のモデルは、レアB崩壊からの制約に反することなく、観測されたη′生成率を自然に説明できる。
• このようなモデルは、SMフレームワーク内で半包含的η′生成率の全量を説明でき、振幅における追加の新しい物理の導入を回避できる。
• このモデルはCP対称性の破れに対しても影響を及えるものであり、η′生成崩壊における観測可能な効果を示唆している。