[論文レビュー] Status of the Unitarity Triangle Analysis

M. Bóna, M. Ciuchini+11 more|arXiv (Cornell University)|Sep 28, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 3被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、標準模型（SM）内およびそれ以上の枠組みにおいて、ユニタリティトライアングル（UT）分析を更新し、$\phi_{\varepsilon} \neq \pi/4$ および $\xi$ からの $\varepsilon_{K}$ 矯正、および $\text{BR}(B\to\tau\nu)$ の予測を改善した。$B_s$ ミキシングにおいて 2.9\sigma のニューサイエンスの兆候が得られ、$\phi_{B_s} = (-69 \pm 7)^\circ \cup (-19 \pm 8)^\circ$ であり、最小フレーバー違反（MFW）を越える物理を示唆する。

ABSTRACT

We present an update of the Unitarity Triangle (UT) analysis, within the Standard Model (SM) and beyond. Within the SM the main novelties are the inclusion in epsilon_K of the contributions of xi and phi_epsilon eq π/4 pointed out by A.J. Buras and D. Guadagnoli, and an accurate prediction of BR(B -> tau nu), by using the indirect determination of |V_ub| from the UT fit, which can be compared to the present experimental result. In the generalization of the UT analysis to investigate New Physics (NP) effects, the estimate of xi is more delicate and only the effect of phi_epsilon eq π/4 has been included. We confirm an hint of NP in the B_s-\bar B_s mixing at the 2.9 sigma level, which makes a comparison with new experimental data certainly desired.

研究の動機と目的

• 改善された理論的入力を用いて、標準模型におけるユニタリティトライアングル分析を更新し、$\varepsilon_K$ 矯正として $\phi_{\varepsilon} \neq \pi/4$ および $\xi$ を含める。
• CKM行列が実験的データと整合するかを評価し、ニューサイエンスを示す偏差があるかを検証する。
• $\Delta F=2$ 系におけるモデルに依存しない NP パラメータを含めるように UT フレームワークを一般化し、特に $B_d$ および $B_s$ ミキシングにおいて検討する。
• 間接的測定と直接的測定の $\sin 2\beta$ 間の矛盾を評価し、NP に与える影響を検討する。
• SM の予測であるゼロと比較して、$B_s$ ミキシング位相 $\phi_{B_s}$ がずれているかどうかを検証し、最小フレーバー違反を越える物理を示唆するかを評価する。

提案手法

• $\varepsilon_K$ に $\phi_{\varepsilon} \neq \pi/4$ および $\xi$ を含めた更新された理論的入力を組み込み、SM 予測を精緻化する。
• UTfit のグローバルフィット手法を用いて、実験的観測量の組み合わせから $\bar{\rho}$ と $\bar{\eta}$ を決定する。
• $\Delta F=2$ 系におけるずれをパラメータライズするため、有効な NP パラメータ $C_{B_{d,s}} e^{2i\phi_{B_{d,s}}}$ および $C_{\varepsilon_K}, C_{\Delta m_K}$ を導入する。
• すべての観測量のグローバルフィットを実施し、$(\bar{\rho}, \bar{\eta})$ 平面と NP パラメータを同時に制約する。
• CDF と D0 の $B_s \to J/\psi\phi$ 衰えにおける $\Delta\Gamma_s$ と $\phi_s$ の二重確率密度を組み合わせ、$\phi_{B_s}$ への感度を向上させる。
• カイ二乗に基づく統計的検定を用いて、SM からのずれの有意性を評価し、HFAG および CKMfitter の各コラボレーション間の結果を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SM 内で $\phi_{\varepsilon} \neq \pi/4$ および $\xi$ を $\varepsilon_K$ に組み込むことで、$\varepsilon_K$ と $\sin 2\beta$ 測定値の間の緊張が軽減されるか？
• RQ2 改良された $|V_{ub}|$ および $f_B$ 入力のもとで、$\sin 2\beta$ の間接的決定が直接的実験測定と整合するか？
• RQ3 SM の予測であるゼロから乖離している観測された $B_s$ ミキシング位相 $\phi_{B_s}$ の有意性は何か？
• RQ4 $B_s$ ミキシング位相 $\phi_{B_s}$ は、最小フレーバー違反を越えるニューサイエンスをプローブできるか？
• RQ5 更新された理論的入力は、$\text{BR}(B\to\tau\nu)$ の予測にどのように影響を与え、実験と一致するようになるか？

主な発見

• SM のユニタリティトライアングルフィットにより、$\bar{\rho} = 0.154 \pm 0.021$ および $\bar{\eta} = 0.340 \pm 0.013$ が得られ、CKM行列がフレーバー混合およびCP違反の主因であることが確認された。
• $\phi_{\varepsilon} \neq \pi/4$ および $\xi$ の組み込みにより、SM における $\varepsilon_K$ の予測は約 8% 減少した。
• 間接的決定の $\sin 2\beta$ は、直接的実験測定よりも約 2.0\sigma 高く、SM フィットにおける緊張を示している。
• NP 効果を $\Delta F=2$ 系において考慮しても、SM における $\text{BR}(B\to\tau\nu)$ の予測は実験から約 2.5\sigma ずれていた。
• $B_s$ システムにおいて、有効な NP 位相 $\phi_{B_s}$ は $(-69 \pm 7)^\circ \cup (-19 \pm 8)^\circ$ として測定され、SM の予測である $0^\circ$ から 2.9\sigma の有意なずれを示した。
• $B_s$ ミキシング位相のずれは、最小フレーバー違反を越える物理を示唆しており、非ゼロの $\phi_{B_s}$ は新たなフレーバー違反の源を示している。