[논문 리뷰] Complementarity of Bs→μ+μ− and B→Kℓ+ℓ− in New Physics searches

Damir Bečirević, Nejc Košnik외 2명|arXiv (Cornell University)|2013. 01. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 13인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 라티스 QCD를 이용한 첫 번째 결과를 바탕으로 B→Kℓ+ℓ− 붕괴 모드가 b→s 쿼크 전이에서 새로운 물리학(NP)에 대한 모델에 종속되지 않는 보완적 제약 조건을 제공함을 보여준다. 이는 세 가지 형상 인자(f₀, f₊, f_T)에 대한 첫 번째 라티스 QCD 결과를 사용하여 이루어지며, 스칼라 및 페시스칼라 연산자에 대한 복소 결합 상수에 대한 정밀한 경계를 도출함으로써 표준모형을 초월한 새로운 물리학에 대한 민감도를 향상시킨다. 이는 Bs→μ+μ− 모드를 초월한 새로운 물리학 탐색에 기여한다.

ABSTRACT

Abstract This year, LHC provided a very stringent bound on Br ( B s → μ + μ − ) , bringing it closer to the value predicted by the Standard Model (SM). B s → μ + μ − was believed to be the golden mode at LHCb to find SUSY because a large enhancement was expected in the regime of moderate and large values of tan β. Other scenarios are still possible and a correlation with other decay channels is needed. We show that a complementary information on New Physics (NP) can be obtained model-indepedently from the B → K l + l − decay mode. We provide a prediction Br ( B → K l + l − ) based on the first lattice QCD results for all three relevant form factors, f 0 , + ( q 2 ) and f T ( q 2 ) . We were then able to provide the model-independent bounds on the complex couplings to scalar and pseudoscalr operators in the b → s sector.

연구 동기 및 목표

• Bs→μ+μ− 모드를 초월하여 b→s 쿼크 전이에서 보완적인 새로운 물리학(NP) 제약 조건을 탐색하는 것.
• B→Kℓ+ℓ− 붕괴에서 세 가지 형상 인자(f₀, f₊, f_T)에 대한 첫 번째 라티스 QCD 결과를 활용하는 것.
• 효과적 해밀토니안에서 스칼라 및 페시스칼라 연산자에 대한 복소 결합 상수에 대한 모델에 종속되지 않는 경계를 도출하는 것.
• 특히 저 tanβ 또는 비-SUSY 모델과 같이 Bs→μ+μ−가 덜 민감한 상황에서 NP 시나리오에 대한 민감도를 향상시키는 것.

제안 방법

• B→Kℓ+ℓ− 붕괴에서 형상 인자 f₀(q²), f₊(q²), f_T(q²)에 대한 라티스 QCD 계산을 수행하는 것.
• 비표준 스칼라 및 페시스칼라 연산자를 포함한 효과적 해밀토니안을 사용하여 붕괴 진폭을 구성하는 것.
• Bs→μ+μ−의 측정된 붕괴율을 이용하여 NP 연산자의 윌슨 계수를 제약하는 것.
• 전반적인 피팅 프레임워크를 사용하여 b→s 영역에서의 복소 결합 상수에 대한 경계를 추출하는 것.
• NP 매개입자의 질량이나 양자수에 대한 가정을 피함으로써 모델에 종속되지 않는 분석을 수행하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 B→Kℓ+ℓ− 붕괴는 b→s 전이에서 새로운 물리학에 대해 어떻게 모델에 종속되지 않는 제약 조건을 제공할 수 있는가?
• RQ2 B→Kℓ+ℓ−에서 형상 인자의 첫 번째 라티스 QCD 결과는 NP 민감도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 스칼라 및 페시스칼라 결합 상수에 대한 경계는 Bs→μ+μ−의 결과와 어떻게 비교되는가?
• RQ4 어떤 NP 시나리오에서 B→Kℓ+ℓ−는 Bs→μ+μ−보다 더 민감한가?

주요 결과

• f₀, f₊, f_T 형상 인자에 대한 첫 번째 라티스 QCD 결과는 이론적 불확실성을 감소시켜 B→Kℓ+ℓ− 붕괴율에 대한 정밀한 예측을 가능하게 한다.
• 스칼라 및 페시스칼라 연산자에 대한 복소 결합 상수에 대한 모델에 종속되지 않는 경계가 도출되었으며, 이는 표준모형을 초월한 새로운 물리학을 강력하게 탐색할 수 있는 수단을 제공한다.
• B→Kℓ+ℓ− 모드는 특히 저 tanβ 또는 비-SUSY 모델과 같이 Bs→μ+μ−가 덜 민감한 상황에서 새로운 물리학에 대해 보완적인 민감도를 제공한다.
• 분석 결과, Bs→μ+μ−와 B→Kℓ+ℓ− 붕괴 간의 상호작용이 다양한 NP 시나리오를 구별하는 능력을 크게 향상시킨다는 것이 드러났다.