[論文レビュー] Upper Bounds on $K \ o \\pi \ u \\bar \ u$ and $K_{L} \ o \\pi^{0} e^{+} e^{-}$ from $\\epsilon^\\prime/\\epsilon$ and $K_{L} \ o \\mu^{+} \\mu^{-}$

Andrzej J. Buras, L. Silvestrini|arXiv (Cornell University)|Nov 26, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 36

ひとこと要約

この論文は、ε′/εおよびKL→μ⁺μ⁻の実験的制約を用いて、珍しい中間子崩壊K⁺→π⁺νν̄、KL→π⁰νν̄、およびKL→π⁰e⁺e⁻に対するきびしい上限を導出している。一部の新しい物理学モデルで予測されるBrの大幅な増幅は、排除される。主な結果として、BR(KL→π⁰νν̄) ≤ 2.4×10⁻¹⁰およびBR(KL→π⁰e⁺e⁻) ≤ 3.6×10⁻¹¹であり、以前の境界よりも著しく厳密である。

ABSTRACT

We analyze rare kaon decays in models in which the dominant new effect is an enhanced $\\bar s d Z$ vertex $Z_{ds}$. We point out that in spite of large theoretical uncertainties the CP-violating ratio $\\epsilon^\\prime/\\epsilon$ provides at present the strongest constraint on $\\Im Z_{ds}$. Assuming $0 \\le CKM parameters we obtain the bounds ${\ m BR}(K_L \ o \\pi^0 \ u \\bar \ u) \\le 2.4 \\cdot 10^{-10}$ and ${\ m BR}(K_L \ o \\pi^0 e^+ e^-) \\le 3.6 \\cdot 10^{-11}$ (which are substantially stronger than the bounds found recently by Colangelo and Isidori, using $\\epsilon$ instead of $\\epsilon^\\prime/\\epsilon$). We illustrate how these bounds can be improved with the help of the forthcoming data on $\\epsilon^\\prime/\\epsilon$. Using the bound on $\\Re Z_{ds}$ from $K_L 10^{-10}$. In this context we derive an analytic upper bound on ${\ m BR}(K^+ We also discuss new physics scenarios in which in addition to an enhanced $\\bar s d Z$ vertex also neutral meson mixing receives important new contributions. In this case larger values of the branching ratios in question cannot be excluded.

研究の動機と目的

• 標準模型を超える新しい物理学のモデルにおける有効Zds頂点の虚部を制約すること。
• 超対称モデルで提案された珍しい中間子崩壊Brの大幅な増幅の妥当性を検証すること。
• 現在の実験データを用いて、BR(KL→π⁰νν̄)、BR(KL→π⁰e⁺e⁻)、およびBR(K⁺→π⁺νν̄)の境界を改善すること。
• BR(KL→μ⁺μ⁻)の短距離寄与を用いて、BR(K⁺→π⁺νν̄)の解析的上限をBR(KL→π⁰νν̄)の関数として導出すること。
• 将来のε′/ε測定のこれらの境界に与える影響を評価すること。

提案手法

• CP対称性破れ比ε′/εを、珍しい中間子崩壊を媒介する有効Z̄ds頂点の虚部の制約に用いる。
• Zパンツ寄与の理論的推定値をε′/εに適用し、これも珍しい崩壊と同様の新しい物理学頂点に敏感であることを考慮する。
• ε′/εの実験的境界（0 ≤ ε′/ε ≤ 2×10⁻³）とKL→μ⁺μ⁻からの制約を組み合わせ、Z̄ds頂点の実部を制約する。
• BR(KL→μ⁺μ⁻)の短距離寄与を用いて、BR(K⁺→π⁺νν̄)の解析的上限を導出する。
• 3つのシナリオを検討する：(A) 新しい物理学がZパンツにのみ関与、(B) Zds頂点の実部および虚部、(C) CP対称性破れが新しい物理学によるもののみ。
• 新しい物理学による位相三角形の変更が弱いと仮定して、グローバルフィットを実行する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コラネロとイシドリが超対称モデルで予測した珍しい中間子崩壊Brの大幅な増幅は、現在のデータで排除できるか？
• RQ2 理論的不確実性を考慮した場合、ε′/εから有効Z̄sd頂点の虚部に及ぼされる制約はどの程度強いのか？
• RQ3 将来のε′/ε測定の改善が、BR(KL→π⁰νν̄)およびBR(KL→π⁰e⁺e⁻)の境界に与える影響は？
• RQ4 BR(K⁺→π⁺νν̄)の境界は、KL→μ⁺μ⁻の短距離寄与にどのように依存するか？
• RQ5 BR(KL→μ⁺μ⁻)SDを用いて、BR(K⁺→π⁺νν̄)の解析的上限をBR(KL→π⁰νν̄)から導出可能か？

主な発見

• 0 ≤ ε′/ε ≤ 2×10⁻³を根拠に、BR(KL→π⁰νν̄) ≤ 2.4×10⁻¹⁰およびBR(KL→π⁰e⁺e⁻)dir ≤ 3.6×10⁻¹¹であり、これはεKからの以前の境界よりも20倍厳密である。
• 文献[10]で提案されたBR(KL→π⁰νν̄)およびBR(KL→π⁰e⁺e⁻)の2桁の増幅は、現在のε′/εデータによって排除される。
• BR(K⁺→π⁺νν̄) ≤ 2.3×10⁻¹⁰であり、これは[10]の境界よりも約4倍低い値であり、Z̄sd頂点の実部の再評価に起因する。
• BR(K⁺→π⁺νν̄)の境界は、ε′/εではなく、BR(KL→μ⁺μ⁻)の短距離寄与によって支配されている。
• シナリオC（CP対称性破れが新しい物理学によるもののみ）では、境界はさらに厳しくなる：(ε′/ε)exp ≤ 1×10⁻³の場合、BR(KL→π⁰νν̄) ≤ 0.9×10⁻¹⁰およびBR(KL→π⁰e⁺e⁻) ≤ 1.6×10⁻¹¹である。
• 将来のε′/ε測定の改善により、Zds頂点の虚部の2乗依存性に起因して、BR(KL→π⁰νν̄)およびBR(KL→π⁰e⁺e⁻)の境界は顕著に厳しくなる。