[논문 리뷰] CKM matrix fits including constraints on New Physics

H. M. Lacker|ArXiv.org|2007. 08. 20.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 21인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 B-팩토리 및 테바트론 실험 데이터를 사용하여 B-혼합에서 뉴 피직스(NP) 기여를 포함한 CKM 행렬의 글로벌 피팅을 제시한다. $r_d^2$와 $r_s^2$가 모두 1보다 약간 작다는 결과를 도출하였으며, 이는 최소 풍미 위반(Minimal Flavour Violation)과 일치한다. 또한 B-팩토리와 테바트론 입력 간의 강한 상호작용이 NP 위상, 특히 $A_{SL}^d$와 $A_{SL}$ 측정치를 통해 제약을 받는다는 점을 규명하였다.

ABSTRACT

I review the status of global fits to the CKM matrix within the framework of the Standard Model and also allowing for New Physics contributions in B-Bbar mixing. The driving force is coming from the large data sets collected by the B-factory experiments BABAR and Belle. Additional important inputs to the B_s sector are provided by the Tevatron experiments CDF and D0. In particular, when constraining New Physics in B-Bbar mixing in a model-independent analysis a nice interplay between the B-factories and the Tevatron experiments is observed.

연구 동기 및 목표

• $B_d$-혼합 및 $B_s$-혼합에서 뉴 피직스 기여를 포함한 CKM 행렬의 모형 독립적 글로벌 피팅을 수행하는 것.
• B-팩토리 및 테바트론 데이터가 $B$-혼합에서 NP 매개변수, 특히 $r_q^2$와 $\theta_q$를 어떻게 제약하는지 평가하는 것.
• 현재 데이터가 최소 풍미 위반(MFV) 및 다음으로 최소 풍미 위반(NMFV) 시나리오와 얼마나 일치하는지 평가하는 것.
• 향후 $\sin(2\beta)$, $|V_{ub}|$, 및 $f_{B_q}\sqrt{B_q}$의 향상된 측정치가 NP 제약에 어떤 영향을 미치는지 평가하는 것.
• NP 매개변수 공간의 딜레마를 깨는 데서 $A_{SL}^d$와 $A_{SL}$의 역할을 탐색하는 것.

제안 방법

• $|V_{ub}|$, $|V_{cb}|$, $\Delta m_d$, $\sin(2\beta)$, $\cos(2\beta)$, $\alpha$, $\gamma$, 및 $A_{SL}^d$ 등의 B-팩토리 측정치를 포함한 글로벌 피팅 프레임워크를 사용한다.
• Tevatron에서의 $\Delta m_s$, $\Delta\Gamma_s$, 및 $A_{SL}$ 데이터를 통합하여 $B_s$-혼합 매개변수를 제약한다.
• SM 값이 $r_q^2=1$, $\theta_q=0$, $h_q=0$, $\sigma_q=0$일 때, $M_{12}$에서의 NP 효과를 $r_q^2 e^{2i\theta_q}$ 및 $h_q e^{2i\sigma_q}$로 매개변수화한다.
• $SM4FFC$ 가정을 적용하여 트리 레벨 붕괴에서의 NP를 배제함으로써 $|V_{ud}|$, $|V_{us}|$, $|V_{ub}|$, $|V_{cb}|$, 및 $\gamma$ 가 NP 영향을 받지 않도록 보장한다.
• $B_d$ 및 $B_s$ 시스템을 동시에 피팅하며, 가능도 스캔을 통해 NP 매개변수에 대한 90% 및 95% 신뢰수준 제약을 유도한다.
• $\Delta\Gamma_s^{CP'}$ 가 $2\theta_s$ 제약에 미치는 영향을 분석하며, NP는 SM 예측 이하로만 값을 낮출 수 있음을 확인한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 글로벌 피팅을 통해 현재 $B_d$-혼합 및 $B_s$-혼합에서 뉴 피직스 매개변수 $r_q^2$와 $2\theta_q$에 대한 제약는 무엇인가?
• RQ2 B-팩토리 및 테바트론 데이터가 함께 $NP$ 위상 $2\theta_d$와 $B_d$-혼합 강도 $r_d^2$를 어떻게 제약하는가?
• RQ3 현재 데이터가 최소 풍미 위반(MFV) 시나리오와 얼마나 일치하는가?
• RQ4 $A_{SL}^d$와 $A_{SL}$ 측정치가 $r_d^2$-$2\theta_d$ 매개변수 공간의 允許 영역에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 $B_s \to \psi\phi$ 시간에 따라 변하는 각도 분석이 향후 $2\theta_s$에 대해 어떤 민감도를 가지는가?

주요 결과

• 통합 피팅 결과, $r_d^2 < 1$ 및 $2\theta_d < 0$이 선호되며, 주로 $|V_{ub}|$ 및 $\sin(2\beta)$ 입력에 의해 결정된다.
• $B_s$-혼합 매개변수 $r_s^2$ 역시 1보다 작다는 것이 밝혀졌으며, $f_{B_s}\sqrt{B_s}$의 정밀도가 더 높기 때문에 $r_d^2$보다 훨씬 더 좁은 범위로 제약된다.
• $A_{SL}^d$ 및 $A_{SL}$ 측정치는 큰 양의 $2\theta_d$ 값과 $r_d^2 > 1$를 배제하며, 이들 입력이 제외된 경우 매개변수 공간에 이중 피크 구조가 나타난다.
• 90% 신뢰수준에서 $2\theta_s$에 대한 배제는 발견되지 않았지만, 측정된 $\Delta\Gamma_s^{CP'}$ 값이 SM 예측보다 크므로 $\pm 90^\circ$ 근처 값은 배제된다.
• 현재 데이터는 $r_d^2$와 $r_s^2$가 모두 1보다 약간 작고 $h_q$ 값이 작은 NP 기여와 호환되므로 최소 풍미 위반 시나리오와 일치한다.
• 향후 $2\theta_s$에 대한 최고의 민감도는 LHCb, ATLAS, CMS에서의 고통계량, 시간에 따라 변하는 각도 분석을 통해 $B_s \to \psi\phi$에서 확보될 것이다.