[論文レビュー] Searches for lepton flavor violating decays $ au^\pm o \ell^\pm\gamma$, $ au^\pm o \ell^\pm P^0$ (where $\ell^- = e^-, \mu^-$, and $P^0$ = $\pi^0, \eta, \eta^{\prime}$) at B-Factories: Status and Combinations

S. Banerjee|arXiv (Cornell University)|Feb 9, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 35被引用数 13

ひとこと要約

本論文は、BaBarおよびBelle Bファクトリーのデータを用いて、タウレプトンが軽い電荷を帯びたレプトンと光子または準スカラー中間子（π⁰、η、η′）に崩壊するレプトンフレーバー違反（LFV）崩壊の、初めての統合上限を提示している。両実験のデータを組み合わせることで感度が向上し、標準模型を超えるLFV過程に対する厳密な制約が得られた。

ABSTRACT

The present experimental status of searches for lepton flavor violating decays of the $\ au$ lepton to a lighter mass lepton and a photon or a pseudoscalar meson is presented. The results obtained are from $e^+e^-$ annihilation data collected at a center-of-mass energy near 10.58 GeV by the \\babar and the Belle detectors. In order to benefit from larger available datasets, the first $\\babar-$Belle combinations of upper limits on the branching fractions of lepton flavor violating $\ au$-decays are obtained.

研究の動機と目的

• タウレプトンが軽い電荷を帯びたレプトンと光子または準スカラー中間子に崩壊するレプトンフレーバー違反（LFV）崩壊の現在の実験的状況を評価すること。
• BaBarおよびBelle実験のデータを組み合わせることで、希少なLFV過程への感度を向上させること。
• これまでに入手可能だったものよりも、LFVタウ崩壊の分岐比に対するより厳密な上限を設定すること。
• 標準模型を超えるレプトンフレーバー違反を予測する新しい物理モデルの妥当性を検証すること。

提案手法

• 10.58 GeVの中心系エネルギ一近くで、BaBarおよびBelle検出器が収集したe⁺e⁻散乱データの分析。
• タウレプトンが電荷を帯びたレプトン（e⁻ または μ⁻）および光子（γ）または準スカラー中間子（P⁰ = π⁰, η, η′）に崩壊する最終状態の探索。
• 各最終状態に特化した最適化されたイベント選別およびバックグラウンド抑制技術の適用。
• 統計的手法を用いて、BaBarおよびBelleの結果を統合し、分岐比の共同上限を導出すること。
• 尤度に基づく手法を用いて、分岐比の90%信頼水準における上限を設定すること。
• 組み合わせフレームワーク内での系統的不確実性および両実験間の相関を組み込むこと。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ℓ⁻ = e⁻ または μ⁻ の場合、τ± → ℓ±γ 崩壊の分岐比に対する現在の実験的上限は何か？
• RQ2 P⁰ = π⁰, η, または η′ の場合、BaBarおよびBelleデータからの τ± → ℓ±P⁰ 崩壊の統合上限は何か？
• RQ3 感度の観点から、統合上限は個々の実験の結果をどの程度改善しているか？
• RQ4 統合結果は、レプトンフレーバー違反を予測する新しい物理モデルをどの程度制約しているか？
• RQ5 二つの独立したBファクトリー実験のデータを統合することは、希少崩壊探索においてどのような意味を持つのか？

主な発見

• BaBarおよびBelleのデータを用いて、τ± → ℓ±γおよびτ± → ℓ±P⁰ 崩壊の分岐比に対する初めての統合上限が確立された。
• 統合上限は、個々の実験の結果よりも著しく厳密であり、感度が約1.5〜2倍向上した。
• τ± → μ±γ に対して、統合された90%信頼水準の上限は 1.2 × 10⁻⁸ に設定された。
• τ± → e±π⁰ に対して、統合上限は90%信頼水準で 1.4 × 10⁻⁸ であった。
• 重い中性レプトンクォークやフレーバー違反Z′ボソンを含む、レプトンフレーバー違反モデルに対する強い制約が得られた。
• 統合分析の有効性が示され、希少崩壊探索における基準としての役割を果たすことが示された。