[논문 리뷰] Confronting LQ with observed sign anomaly in $A_{cp}( au ightarrow K_{s} \pi u_{ au})$

Lobsang Dhargyal|arXiv (Cornell University)|2016. 05. 02.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 13인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 표준모형에서 2.7σ만큼 벗어난 $A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau)$에서 관측된 CP 비대칭성 이상 현상을 설명하기 위해 텐서 결합의 주요 허수 성분을 가진 렙토쿼크(LQ) 모델을 제안한다. 이 모델은 CLEO와 Belle의 제약 조건을 만족하면서도 실험 데이터를 1σ 이내로 맞추지만, 양성자 결합 상수와 스칼라 렙토쿼크 질량의 정밀 조정이 필요로 한다.

ABSTRACT

Babar collaboration has reported an intriguing opposite sign in the integrated decay rate asymmetry $A_{cp}( au ightarrow K_{s} \pi u_{ au})$ than that of SM prediction from the known $K^{0}$ - $\bar{K^{0}}$ mixing. Babar's result deviate from the SM prediction by about 2.7$\sigma$. If the result stands with higher precision in the future experiments, the observed sign anomaly in the $A_{cp}( au ightarrow K_{s} \pi u_{ au})$ can most likely come only from a NP. In this work we confront this and other observations with the simplest of baryon and lepton number conserving LQ type of new physics. Assuming the real part of the NP tensorial coupling is negligible compare to its imaginary part and with $A_{cp}( au ightarrow K_{s} \pi u_{ au})$ and $Br( au ightarrow K_{s} \pi u_{ au})$ as data points to fit the imaginary part of the NP coupling, we have been able to fit the result within 1$\sigma$ of the experimental values. We also show that our model can satisfy the other experimental bounds on imaginary part of the Yukawa coupling constant from CLEO and recent Belle measurements although quite a high level of fine tunning among the Yukawa coupling constants and masses of the scalar leptoquarks is required.

연구 동기 및 목표

• 표준모형 예측에서 2.7σ만큼 벗어난 $A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$의 관측된 이상 현상을 설명하기 위해.
• 이 이상 현상이 빔론수와 렙톤수를 보존하는 렙토쿼크(LQ) 모델로 설명될 수 있는지 탐색하기 위해.
• 관측된 부호 이상 현상이 비정상적인 텐서 결합의 비제로 허수 부분에 의해 설명될 수 있는지 확인하기 위해.
• CLEO와 베일레 측정 결과에서 제약을 받는 양성자 결합 상수에 대해 모델을 시험하기 위해.

제안 방법

• 바이온수와 렙톤수를 보존하는 스칼라 렙토쿼크 모델을 가정하기 위해.
• 표준모형 이외의 텐서 결합의 허수 부분에 초점을 맞추며, 실수 부분은 무시 가능하다고 가정하기 위해.
• 실험적 값인 $A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$와 $Br(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$를 입력 데이터로 사용하여 결합의 허수 부분을 피팅하기 위해.
• 양성자 결합 상수에 대한 CLEO와 베일레 측정 결과에서의 제약 조건을 적용하기 위해.
• 전반적인 피팅을 통해 허수 결합과 스칼라 렙토쿼크 질량에 대한 타당한 파rameter 공간을 결정하기 위해.
• 모든 제약 조건을 만족시키기 위해 필요한 양성자 결합 상수와 렙토쿼크 질량 간의 정밀 조정 수준을 평가하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 주로 허수 텐서 결합을 가진 렙토쿼크 모델이 $A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$에서 관측된 CP 비대칭성 이상 현상을 설명할 수 있는가?
• RQ2 실험적 $A_{cp}$와 분해비율을 맞추기 위해 비정상 텐서 결합의 허수 부분의 크기와 위상은 어느 정도여야 하는가?
• RQ3 CLEO와 베일레 측정 결과에서의 제약 조건은 모델의 타당성에 어떻게 영향을 주는가?
• RQ4 모든 실험적 제약 조건을 만족시키기 위해 양성자 결합 상수와 렙토쿼크 질량 간의 정밀 조정이 어느 정도 필요하는가?
• RQ5 $A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$에서 관측된 부호 이상 현상은 표준모형의 최소 렙토쿼크 확장과 일관된가?

주요 결과

• 모델은 측정된 $A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$를 실험 값의 1σ 이내로 성공적으로 피팅한다.
• 분해비율 $Br(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$도 피팅된 파rameter 공간 내에서 실험 데이터와 일치한다.
• 모델은 CLEO와 최신 베일레 측정 결과에서 제약하는 양성자 결합 상수에 대해 만족한다.
• 모든 실험적 제약 조건을 만족시키기 위해 양성자 결합 상수와 스칼라 렙토쿼크 질량 간의 높은 수준의 정밀 조정이 필요로 한다.
• 비정상 텐서 결합의 허수 부분의 지배적 성분이 관측된 부호 이상 현상을 재현하는 데 필수적이다.
• 비정상 결합의 실수 부분이 무시 가능하다는 가정 하에 모델은 이상 현상에 타당한 설명을 제공한다.