[논문 리뷰] $b ightarrow s \gamma$ and $B_s ightarrow \mu^+ \mu^-$ in Extended Technicolor Models

Lisa Randall, Raman Sundrum|arXiv (Cornell University)|1993. 05. 19.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 1인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 확장된 테크니컬러(ETC) 모형에서 GIM 메커니즘 유무에 따라 희귀 붕괴 과정 $b \to s\gamma$와 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 의 붕괴 비율을 평가한다. GIM 메커니즘을 가진 ETC 모형은 $b \to s\gamma$ 붕괴 비율을 표준모형과 약간 높게 예측하지만, $B_s \to \mu^+\mu^-$ 는 최대 두 배수 정도로 증가시키며, 일반적인 ETC 모형은 이 붕괴를 약 한 배수 정도로 증가시킨다.

ABSTRACT

The rates of the rare flavor-changing processes, $b \ ightarrow s \\gamma$ and $B_s \ ightarrow \\mu^+ \\mu^-$ are estimated in extended technicolor models with and without a GIM mechanism. We find the $b \ ightarrow s \\gamma$ rate in ETC models with a GIM mechanism to be at most slightly larger than the standard model rate, whereas there is no significant extra model-independent contribution in other ETC scenarios. In the case of $B_s \ ightarrow \\mu^+ \\mu^-$, ETC models with a GIM mechanism can yield a rate up to two orders of magnitude bigger than that of the standard model, whereas generic ETC scenarios are likely to give a rate which is about an order of magnitude bigger than that of the standard model.

연구 동기 및 목표

• 확장된 테크니컬러(ETC) 모형이 희귀 쿼크의 변화를 일으키는 중성자류 전환에 미치는 영향을 평가하는 것, 특히 $b \to s\gamma$ 및 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 붕괴에 초점을 맞춘다.
• GIM 메커니즘이 ETC 모형에서 새로운 물리 기여를 억제하는지, 특히 $b \to s\gamma$ 에서 확인하는 것.
• GIM 및 비GIM 프레임워크를 구분하여 다양한 ETC 시나리오에서 이러한 붕괴에 대한 모형 독립 기여를 비교하는 것.
• ETC 모형이 표준모형 예측을 초월하여 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 붕괴 비율을 얼마나 강하게 증가시킬 수 있는지 정량화하는 것.

제안 방법

• ETC 모형의 맥락에서 효과적인 양자장 이론 기법을 사용하여 $b \to s\gamma$ 및 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 의 진폭을 추정한다.
• ETC 모형에서 수준의 쿼크 변화 중성자류 전환를 억제하기 위해 GIM 메커니즘을 적용하고, 붕괴 비율에 미치는 영향을 분석한다.
• GIM 메커니즘이 있는지 없는지에 따라 ETC 모형에서 예측된 분해율을 표준모형 기대치와 비교한다.
• 일반적인 ETC 시나리오와 GIM 메커니즘을 가진 시나리오를 모두 고려하여 희귀 붕괴에 대한 모형 독립 기여를 식별한다.
• 효과적인 해밀토니안을 사용하여 톰 쿼크와 테크니컬러 유사 공명체를 통한 새로운 물리의 주요 기여를 계산한다.
• ETC 상호작용의 구조와 쿼크 변화 억제 메커니즘의 존재 여부에 따라 붕괴 비율이 어떻게 민감하게 반응하는지 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 GIM 메커니즘이 있는 확장된 테크니컬러 모형은 표준모형과 비교해 $b \to s\gamma$ 붕괴 비율에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 GIM 메커니즘이 없는 ETC 모형에서 $b \to s\gamma$ 에 새로운 물리 기여의 크기는 어느 정도인가?
• RQ3 ETC 모형은 표준모형 예측을 초월하여 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 붕괴 비율을 어느 정도까지 증가시킬 수 있는가?
• RQ4 GIM 메커니즘의 유무가 ETC 프레임워크에서 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 분해율 크기에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 일반적인 ETC 시나리오 내에서 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 에 모형 독립적인 증가가 존재하는가, 만약 그렇다면 어느 정도인가?

주요 결과

• GIM 메커니즘이 있는 ETC 모형에서는 $b \to s\gamma$ 붕괴 비율이 표준모형 예측보다 최대 약간 높을 뿐이다.
• GIM 메커니즘이 없는 ETC 모형에서는 $b \to s\gamma$ 붕괴 비율에 유의미한 모형 독립 기여가 발생하지 않는다.
• GIM 메커니즘을 가진 ETC 모형은 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 붕괴 비율을 표준모형 대비 최대 두 배수 정도로 증가시킬 수 있다.
• GIM 메커니즘이 없는 일반적인 ETC 시나리오 역시 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 비율을 약 한 배수 정도로 증가시키지만, 그 정도는 제한적이다.
• GIM 메커니즘이 존재할 경우 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 에서의 증가율이 $b \to s\gamma$ 에 비해 훨씬 크며, 이는 모형에 따라 억제되는 패턴을 나타낸다.
• $B_s \to \mu^+\mu^-$ 붕괴는 특히 쿼크 변화 억제가 효과적으로 작용할 경우, $b \to s\gamma$ 에 비해 ETC 모형에서 새로운 물리에 더 민감하게 반응한다.