[論文レビュー] Semileptonic B Decays as a Probe of New Physics

Walter D. Goldberger|ArXiv.org|Feb 11, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 9

ひとこと要約

この論文は、標準模型を超える新しい物理を示唆する可能性がある半レプトン的B崩壊におけるずれを研究するため、次元6の4フェルミオン作用素を用いたモデルに依存しない有効場理論フレームワークを開発する。このフレームワークでは、包含的（B→Xℓν）および排他的（B→D(*)ℓν）崩壊率の修正を、新しい物理相互作用を特徴付ける測定可能なパラメータの言いかげて計算し、Bファクトリーのデータが入手可能になる前から、これらのパラメータの一部を既存のデータで制約できることを示している。

ABSTRACT

Physics beyond the Standard Model could be measured indirectly, through its effects on Standard Model observables. One place to look for such effects is in the semileptonic decays of B mesons. In order to constrain the possible role of new physics on semileptonic B decays, we present the most general low energy effective Lagrangian constructed from all dimension six four-fermion operators that contribute to the process b-> c l- nu. We then use it to compute the corrections due to new physics to the differential decay rates for the exclusive processes B-> D(*) l- nu, as well as the inclusive decays B-> X l- nu. Both inclusive and exclusive rates are expressed in terms of a set of parameters that characterize the types of four-fermion interactions that can be induced by physics beyond the Standard Model. Although it is not particularly useful to carry out a full analysis until data from the next generation of B factories becomes available, here we illustrate how the existing experimental results can be used to constrain some of these parameters.

研究の動機と目的

• 次元6の4フェルミオン作用素を用いて、半レプトン的B崩壊におけるすべての可能な新しい物理の寄与を特定・分類すること。
• b→cℓν遷移におけるすべての可能な新しい物理効果を捉える一般化された低エネルギー有効ラグランジアンを構築すること。
• 新しい物理相互作用による包含的（B→Xℓν）および排他的（B→D(*)ℓν）崩壊率への修正を計算すること。
• 新しい4フェルミオン相互作用の種類を特徴付ける最小限のパラメータ集合を用いて、これらの修正を表現すること。
• 既存の半レプトン的B崩壊の実験的データが、これらの新しい物理パラメータを既にどのように制約できるかを示すこと。

提案手法

• b→cℓν遷移に寄与するすべての次元6の4フェルミオン作用素を含む一般化された有効ラグランジアンを構築すること。
• 作用素積展開および重いクォーク有効理論（HQET）を用いて、有効ラグランジアンと物理的崩壊率を関連付けること。
• 次元6作用素のウィルソン係数を用いて、包含的および排他的半レプトン的B崩壊の微分的崩壊率を計算すること。
• 新しい物理効果を、4フェルミオン相互作用の強さと構造を記述する実数パラメータの集合でパラメータライズすること。
• 分岐比および運動学的分布に関する既存の実験的データを適用して、これらのパラメータの許容範囲を制約すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 半レプトン的B崩壊（b→cℓν）に寄与できるすべての次元6の4フェルミオン作用素の完全な集合は何か？
• RQ2 新しい物理寄与がB→D(*)ℓνおよびB→Xℓνの微分的崩壊率にどのように影響を与えるか？
• RQ3 これらの崩壊における新しい物理相互作用の種類を特徴付ける測定可能なパラメータは何か？
• RQ4 既存の実験的データが、新しい物理作用素のウィルソン係数をどの程度まで制約できるか？
• RQ5 新しい物理が存在する場合、包含的および排他的崩壊率の修正はどのように関係しているか？

主な発見

• この論文は、b→cℓν遷移に寄与するすべての可能な次元6の4フェルミオン作用素を特定し、新しい物理効果の完全な基底を構成している。
• 包含的および排他的半レプトン的B崩壊の微分的崩壊率の式を、新しい物理相互作用を特徴付ける実数パラメータの集合を用いて導出している。
• 崩壊率への修正は、新しい4フェルミオン相互作用の構造と強さに依存しており、これは特定のモデルに依存しない形でパラメータライズされている。
• Bファクトリーのデータが入手可能になる前から、半レプトン的B崩壊に関する既存の実験的データを用いて、一部の新しい物理パラメータに非自明な制約を課すことができる。
• このフレームワークは、将来の半レプトン的B崩壊の観測量におけるずれを、新しい物理の兆候として解釈するモデルに依存しない方法を提供している。