[論文レビュー] Rare B, D and K decays, radiative and electroweak penguin decays, including constraints on $V_{td}/V_{ts}$ and $\epsilon'/\epsilon$: Summary of CKM 2018 working group 3.

M. De Cian, Sébastien Descotes–Genon+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 14, 2019

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 81被引用数 9

ひとこと要約

この論文は、2018年CKMワーキンググループ3セッションにおける、希少なB、D、K崩壊の要約であり、新しい物理の探査としての放射性および電弱プエアの過程に焦点を当てている。更新された実験的測定値と理論的制約が提示されており、特にB⁰→K*⁰μ⁺μ⁻におけるP′5の角度観測量で3.4σのずれ、RK比で2.6σのずれが顕著であり、これらは標準模型を超える新しい物理の可能性を示唆している。

ABSTRACT

Rare $B$, $D$ and $K$ decays provide interesting probes of the Standard Model (SM), with a potential sensitivity to New Physics (NP) higher than other, more common, decays. Their experimental measurement is challenging, and their theoretical interpretation requires a precise knowledge of QCD at low energies, in the non-perturbative (hadronic) regime. The various $b$, $c$, $s$ decays provide different types of tests of the Standard Model, which can be performed in different experimental settings and which may exhibit correlated deviations in models of New Physics.

研究の動機と目的

• CKM 2018ワーキショップから得られた、希少B、D、K崩壊に関する最新の実験的および理論的結果を要約すること。
• これらの結果が標準模型と整合しているかを評価し、新しい物理を示唆する可能性のある顕著なずれを特定すること。
• CKM行列要素Vtd/Vtsおよび直接CP対称性破れパラメータε′/εに関する更新された制約を提供すること。
• これらの崩壊が、レプトンのフレーバー不変性のテストおよび標準模型を超える物理の探査に与える影響を評価すること。

提案手法

• LHCb、Belle、BaBar、ATLAS、CMS、NA62、KOTOが得た、b、c、sクォークを含む希少崩壊に関する実験データの分析。
• モデルに依存しない有効場理論（SMEFT）および∆S = 1有効理論を用いて、ε′/εを計算し、新しい物理のウィルソン係数と関連付ける。
• P′5などの角度観測量を抽出するために、モーメント解析および連続的分布フィッティングの応用。
• 理論的不確実性を最小限に抑えてレプトンのフレーバー不変性をテストするため、分岐比および比（例：RK、RK*）の比較。
• K→πℓ⁺ℓ⁻およびK→πνν̄崩壊におけるフォーム因子の格子QCD計算により、長距離のハドロン的寄与を推定。
• ATLASおよびLHCbのデータからの尤度領域の組み合わせを用いて、B⁰→μ⁺μ⁻の分岐比の上限を設定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 B⁰→K*⁰μ⁺μ⁻の角度分布、特にP′5観測量において、新しい物理の証拠があるか？
• RQ2 測定されたRKおよびRK*比が、標準模型の予測から顕著にずれているか。これは、レプトンのフレーバー不変性の破れを示唆するか？
• RQ3 希少K→πνν̄崩壊が、新しい物理のスケールおよびウィルソン係数にどのような制約を課えるか？
• RQ4 B⁰s→μ⁺μ⁻およびB⁰→μ⁺μ⁻の測定された分岐比は、標準模型の予測とどのように比較されるか。これにより新しい物理にどのような示唆が得られるか？
• RQ5 B崩壊で観測されたずれは、特に第三世代の結合を含む単一の新しい物理モデルで一貫して説明可能か？

主な発見

• B⁰→K*⁰μ⁺μ⁻におけるP′5角度観測量は、標準模型の予測から3.4σのずれを示しており、新しい物理の可能性またはcharmループ効果の低減の可能性を示唆している。
• RK比はq²=1–6 GeV²/c⁴範囲で0.745+0.090−0.074±0.036と測定され、標準模型から2.6σのずれを示しており、レプトンのフレーバー不変性の破れの可能性を示唆している。
• ATLASによるB⁰s→μ⁺μ⁻の分岐比は(2.8±0.8)×10⁻⁹と測定され、標準模型の予測と整合しており、新しい物理に対して強い制約を与えている。
• ATLASによるB⁰→μ⁺μ⁻の上限は95%信頼区間で<2.1×10⁻¹⁰と設定され、標準模型と整合しており、新しい物理に対する高い感度を示している。
• NA62はK⁺→π⁺νν̄で1件の候補イベントを観測し、95%信頼区間でB(K⁺→π⁺νν̄)<14×10⁻¹⁰の上限を設定しており、標準模型と整合している。
• KOTOはKL→π⁰νν̄の上限を90%信頼区間で<3.0×10⁻⁹に改善し、以前の上限を顕著に低下させ、新しい物理への感受性を高めている。