[論文レビュー] Three Lectures of Flavor and CP violation within and Beyond the Standard Model

Stefania Gori|arXiv (Cornell University)|Oct 9, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 67被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、標準模型およびその先のフレーバーおよびCP対称性の破れについて包括的な概説を提供し、有効場理論、最小フレーバー違反（MFV）、および2重ヒッグスダブルレットモデルや超対称性を含むニューエルス・モデルを焦点としている。LHCbおよびBelle IIからの主要な実験的制約、特にレアなB中間子崩壊やトップクォークのフレーバー変換結合に関するものに言及し、低エネルギーでのフレーバー観測が高スケールのニューエルス・モデルを探査できることを強調している。

ABSTRACT

These notes are based on the lectures I gave at the 2015 European School of High-Energy Physics (ESHEP2015). I discuss 1) flavor physics within the Standard Model, 2) effective field theories and Minimal Flavor Violation, 3) flavor physics in theories beyond the Standard Model and "high energy" flavor transitions of the top quark and of the Higgs boson. As a bi-product, I present the most updated constraints from the measurements of B_s -> mu^+mu^-, as well as I discuss the most recent development in the LHC searches for top flavor changing couplings.

研究の動機と目的

• 標準模型およびその先のフレーバー物理学とCP対称性の破れについて、教育的入門を提供すること。
• 有効場理論および最小フレーバー違反（MFV）原理がニューエルスを制約する役割を探索すること。
• トップクォークおよびヒッグスボソンのフレーバー変換結合が、LHCにおけるニューエルスの探査にどのように寄与するかを分析すること。
• レア崩壊（例：Bs →μ⁺μ⁻）およびトップクォークのフレーバー遷移に関する最新の実験的制約を提示すること。
• 低エネルギーでのフレーバー測定と高エネルギー加速器実験によるニューエルス探索の相補性を強調すること。

提案手法

• 重いニューエルス自由度を統合する有効場理論的手法を用い、標準模型ラグランジアンに高次元演算子を生成する。
• フレーバー変換中性荷電現在（FCNC）を制約し、木レベルのフレーバー違反を抑制するために、最小フレーバー違反（MFV）の仮定を適用する。
• 標準模型のグローバルフレーバー対称性と、ヒッグスカップリングによるその自発的破れを通じて、フレーバー構造を分析する。
• LHCランIのデータと現在の実験的限界を用いて、トップクォークおよびヒッグスボソンのフレーバー変換結合に関する制約を評価する。
• LHCb、Belle、Babar、およびATLAS/CMSの実験結果をレビューし、レアなB崩壊、レプトンのユニバーサリティテスト、ヒッグスのフレーバー違反崩壊に関するものである。
• 理論的予測と実験データを比較し、特にBR(Bs →μ⁺μ⁻)、B →K(⁎)μμの角度観測量、B →D(⁎)τνの異常に関するものに注目する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フレーバー変換中性荷電現在（FCNC）は標準模型でどのように生じるのか。また、なぜそれほど強く抑制されているのか。
• RQ2 現在の実験的測定（例：Bs →μ⁺μ⁻、B →K(⁎)μμ）が、標準模型の予測からどの程度ずれているのか。
• RQ3 低エネルギーでのフレーバー観測が、2重ヒッグスダブルレットモデルや超対称性を含むニューエルス・モデルにどのような制約を課すのか。
• RQ4 トップクォークおよびヒッグスボソンのフレーバー変換結合が、テルアスケールでのニューエルスの探査にどのように寄与できるのか。
• RQ5 ヒッグスボソンはフレーバーパuzzleにおいてどのような役割を果たし、異なるフェルミオン世代への結合が新しい物理を明らかにするのか。

主な発見

• 95%信頼区間で、BR(Bs →μ⁺μ⁻) < 3.2 × 10⁻⁹ と制限されており、標準模型の予測と整合的である。
• LHCbは、Bd →K⁎μμ崩壊の角度観測量において、標準模型の予測から逸脱する可能性のある異常を観測した。
• BR(B →Kμμ)/BR(B →Kee) の測定は、レプトンのフレーバーユニバーサリティに対して2.5σの不一致を示しており、新しい物理の兆候を示唆している。
• B →Dτνの崩壊は、標準模型の予測から2–3σのずれを示しており、BelleおよびBabarは増加した分支比を報告している。
• 現在のLHCでのトップクォークのフレーバー変換結合（例：t →cH、t →cZ、t →cγ）の探索により、BR(t →cH) < 10⁻⁴ および BR(t →cZ) < 10⁻⁴ の上限が設定されている。
• ヒッグスのフレーバー違反崩壊（例：h →τμ、h →τe）は、まだ顕著な信号が観測されていないが、標準模型の予測と整合的である。