[論文レビュー] The $\Lambda_b o \Lambda\ ( o p \pi^-)\mu^+\mu^-$ decay in the $ ext{RS}_{c}$ model

Aqsa Nasrullah, Faisal Munir Bhutta+1 more|arXiv (Cornell University)|May 3, 2018

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 97被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、LHCデータ、電弱精度テスト、ヒッグス信号強度からの厳密な制約を用いて、コズタル保護付きランダル＝スンズモデル（RSc）における希少なバリオン崩壊 Λb → Λ(→pπ⁻)μ⁺μ⁻ を検討する。カーラッツ＝クライングルーオンの交換によるウィルスン係数のわずかなずれにもかかわらず、標準模型予測とLHCbの測定値との間の大きな差異（角度観測量および分岐比に関して）を説明するには、このモデルでは不十分である。

ABSTRACT

We study the four body decay $\Lambda_b ightarrow \Lambda ( ightarrow p \pi^-) \mu^{+} \mu^{-}$ in the Randall-Sundrum model with custodial protection $( ext{RS}_c)$. By considering the constraints coming from the direct searches of the lightest Kaluza-Klein (KK) excitation of the gluon, electroweak precision tests, the measurements of the Higgs signal strengths at the LHC and from $\Delta F=2$ flavor observables, we perform a scan of the parameter space of the $ ext{RS}_c$ model and obtain the maximum allowed deviations of the Wilson coefficients $\Delta C^{(\prime)}_{7,\; 9,\; 10}$ for different values of the lightest KK gluon mass $M_{g^{(1)}}$. Later, their implications on the observables such as differential branching fraction, longitudinal polarization of the daughter baryon $\Lambda$, forward-backward asymmetry with respect to leptonic, hadronic and combined lepton-hadron angles are discussed where we present the analysis of these observables in different bins of di-muon invariant mass squared $s\;(= q^2)$. It is observed that with the current constraints the Wilson coefficients in $ ext{RS}_c$ model show slight deviations from their Standard Model values and hence can not accommodate the discrepancies between the Standard Model calculations of various observables and the LHCb measurements in $\Lambda_b$ decays.

研究の動機と目的

• RScモデルが標準模型予測から観測された Λb → Λ(→pπ⁻)μ⁺μ⁻ 崩壊のずれを説明できるかどうかを評価すること。
• LHCデータ、電弱精度テスト、ヒッグス信号強度を用いてRScモデルのパラメータ空間を制約すること。
• RScフレームワーク内でウィルスン係数および角度観測量（微分分岐比、スピン極化、非対称性）を計算すること。
• モデルがLHCbが測定したRK、RK*、および角度分布における大きな不一致を説明できるかどうかを評価すること。

提案手法

• 軽いKKグルーオン（Mg(1)）の直接探索、電弱精度テスト、LHCヒッグス信号強度からの制約の下で、RScモデルのパラメータ空間をグローバルスキャンする。
• 実数のものではなく、複素数の5次元ヤコビ行列を用いることで、複素数のウィルスン係数が得られる。
• Λb → Λ遷移行列要素にヘリシティ形式を適用し、最新の格子QCDフォーム因子を組み込む。
• 複数のq²のビンで微分分岐比、長軸極化（FL）、および前後非対称性（AℓFB、AΛFB、AℓΛFB）を計算する。
• 2次元のμ子対質量の二乗（s）の5つのビンで、標準模型とRScモデルの両方の予測を比較する。
• LHCb（2018年）の実験データ（分岐比と角度観測量、誤差を含む）を比較に用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RScモデルは、標準模型予測から観測された Λb → Λ(→pπ⁻)μ⁺μ⁻ 崩壊のずれを説明できるか？
• RQ2 現在の実験的制約下で、RScモデルにおけるウィルスン係数C7、C9、C10のずれはどの程度か？
• RQ3 sビンごとに、RScモデルにおける角度観測量（FL、AℓFB、AΛFB、AℓΛFB）は、標準模型の値から顕著にずれているか？
• RQ4 RScモデルは、LHCbが観測したRK、RK*、および角度分布における大きな不一致を説明できるか？
• RQ5 複素数のヤコビカップリングと更新された格子QCDフォーム因子を用いることで、モデルの物性論的性質にどのような影響があるか？

主な発見

• Mg(1) = 4.8 TeVの場合、RScモデルは[1.1, 6] GeV²ビンで微分分岐比0.190⁺⁰.¹²⁰₋₀.¹¹⁹を予測するが、LHCbの測定値0.09⁺⁰.⁰⁶¹₋₀.⁰⁵¹より1.9σ小さい。
• 低反動ビン[15, 20] GeV²では、RScモデルは分岐比0.807⁺⁰.⁰⁶⁹₋₀.⁰⁶⁹を予測するが、LHCbの測定値0.61⁺⁰.¹¹⁴₋₀.¹⁴³より4.1σ大きい。
• [0.1, 2] GeV²ビンにおける長軸極化FLは、RScモデルで0.552⁺⁰.⁰⁶⁹₋₀.⁰⁸⁴と予測され、LHCbの値0.56⁺⁰.²⁴⁴₋₀.⁵⁶⁶からわずか0.02σのずれにとどまる。
• [15, 20] GeV²ビンにおけるAℓFBについては、RScモデルで-0.332⁺⁰.⁰⁰⁸₋₀.⁰⁰⁹が得られ、LHCbの測定値-0.05⁺⁰.⁰⁹⁵₋₀.⁰⁹⁵から3.0σのずれを示す。
• [15, 20] GeV²ビンにおけるAΛFBは、RScモデルで-0.247⁺⁰.⁰¹¹₋₀.⁰¹¹と予測され、LHCbの値-0.29⁺⁰.⁰⁷⁶₋₀.⁰⁸¹から0.5σのずれを示す。
• RScモデルにおけるすべての角度観測量は、標準模型の予測に近く、観測されたLHCbデータの不一致を説明するにはあまりに小さなずれにとどまる。