[論文レビュー] What if BR(h-->\mu\mu)/BR(h--> au au) does not equal m_\mu^2/m_ au^2?

Avital Dery, Aielet Efrati+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 11被引用数 25

ひとこと要約

この論文は、BR(h→μμ) および BR(h→ττ) の branching ratio における m_μ²/m_τ² の単純な比からの逸脱が、自然なフレーバー保存、最小フレーバー違反、Froggatt-Nielsen 対称性といったフレーバーモデルを区別する手がかりとなる可能性を調査している。h→μμ、h→ττ、および h→μτ の decay 率の高精度な測定を通じてその差異を明らかにする。

ABSTRACT

Measurements of the Yukawa couplings of the recently discovered boson h to fermion pairs will provide a new arena for studying flavor physics. We analyze the lessons that can be learned by measuring the h decay rates into the charged lepton pairs, au au, \mu\mu, and au\mu. We demonstrate how this set of measurements can distinguish in principle between various classes of flavor models such as natural flavor conservation, minimal flavor violation, and Froggatt-Nielsen symmetry.

研究の動機と目的

• 測定された BR(h→μμ)/BR(h→ττ) の比が予想される m_μ²/m_τ² の質量比から逸脱している場合の理論的意味を検討すること。
• このような逸脱が、標準模型のフレーバー対称性モデル同士の競合を制約または区別する手がかりとなる仕組みを特定すること。
• 電荷を帯びたレプトン対（μμ、ττ、μτ）へのヒッグス崩壊の感度が、標準模型を超える新しい物理学の探査にどのように寄与するかを評価すること。
• 自然なフレーバー保存、最小フレーバー違反、Froggatt-Nielsen 対称性といったモデルが、実験的異常の可能性を踏まえて理論的に妥当であるかを検討すること。

提案手法

• 異なるフレーバー対称性の仮定の下で、フェルミオン対へのヒッグス崩壊率（特に μμ、ττ、μτ の最終状態）を解析すること。
• 自然なフレーバー保存、最小フレーバー違反、Froggatt-Nielsen 対称性といった理論的枠組みを用いて、branching ratio のパターンを予測すること。
• 予測された BR(h→μμ)/BR(h→ττ) を、単純な m_μ²/m_τ² の期待値と比較し、逸脱を特定すること。
• 有効場理論の手法を用いて、フレーバー破れカップリングとヒッグス崩壊への影響をモデル化すること。
• 将来的な実験的測定が、崩壊率比に基づいてこれらのフレーバーモデルをどのように区別できるかを評価すること。
• 逸脱を根本的なフレーバー構造に解釈するためのモデルに依存しない枠組みを構築すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BR(h→μμ)/BR(h→ττ) が m_μ²/m_τ² から逸脱した場合、理論的にどのような意味を持つだろうか？
• RQ2 h→μτ 崩壊率の測定が、異なるフレーバー対称性モデルを区別する手がかりとなるのはどのような場合か？
• RQ3 最小フレーバー違反や Froggatt-Nielsen 対称性といったモデルが、h→μμ および h→ττ の branching ratio パターンをどのように異なるように予測するのか？
• RQ4 観測されたヒッグス粒子のミューオンおよびタウ粒子への結合定数は、標準模型を超える新しい物理学の感受性の高いプローブとして機能できるか？
• RQ5 現在のまたは予想されるヒッグスデータが、ヒッグス系におけるフレーバー破れの構造にどのような制約を課すか？

主な発見

• BR(h→μμ)/BR(h→ττ) の m_μ²/m_τ² の比からの逸脱は、フレーバー系における標準模型を超える新しい物理学の兆候である。
• h→μτ 終状態の測定は、特に自然なフレーバー保存と Froggatt-Nielsen メカニズムを区別する強力な判別子となる。
• 最小フレーバー違反は BR 比が m_μ²/m_τ² に非常に近いことを予測するため、顕著な逸脱が観測されれば、このクラスのモデルは除外される。
• Froggatt-Nielsen 対称性は、特定のフレーバーテクスチャーに一致する逸脱を生成でき、高精度なヒッグス崩壊測定によって他のモデルと区別可能である。
• h→μμ、h→ττ、および h→μτ 崩壊率の測定を組み合わせることで、モデルに依存しない形で、背後にあるフレーバー構造を探査できる。
• ヒッグス系におけるフレーバー一様性の破れに関する理論的整合性は、大型ハドロン衝突型加速器や将来のレプトン衝突型加速器からの高精度データによって検証可能である。