[논문 리뷰] Constraints on R-parity violation from recent Belle/Babar data

Yee Kao, Tatsu Takeuchi|ArXiv.org|2009. 08. 31.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 최근 베일과 바바르 실험에서 측정한 $B\to\tau\nu$ 및 $\tau\to\ell K_S^0$ 붕괴 데이터를 이용해 초대칭에서 R-포락성 위반 쌍량을 제약한다. 실험적 붕괴 분율을 표준모형 예측과 비교하고, 유효 field 이론 연산자를 통합함으로써 $\lambda'$ 및 $\lambda$ 쌍량에 대해 새로운 $2\sigma$ 경계를 설정하였으며, 특히 $\tilde{d}_{kR}$-중재 과정에서 이전에 비해 최대 2배까지 제약력이 향상되었다.

ABSTRACT

We discuss possible constraints on R-parity violation from recently announced Belle/Babar results on the B oτνbranching fraction, and the bounds on τ^- o\ell^- K_S^0 (\ell=e or μ) from Babar.

연구 동기 및 목표

• 최근 베일과 바바르 실험에서 측정한 희귀 $B\to\tau\nu$ 및 $\tau\to\ell K_S^0$ 붕괴 데이터를 이용해 초대칭에서 R-포락성 위반 쌍량에 대한 업데이트된 제약을 도출한다.
• 최근 실험 데이터, 특히 업데이트된 붕괴 분율 측정치와 $\tau\to\ell K_S^0$ 붕괴에 대한 새로운 한계를 통합하여 이전의 RPV 제약을 향상시킨다.
• 모델 독립적인 유효 field 이론 연산자(특히 $C_A$ 및 $C_P$ 계수 포함)를 통해 새로운 물리 효과가 $B\to\tau\nu$ 붕괴 진폭에 미치는 영향을 평가한다.
• 특히 $\tilde{d}_{kR}$, $\tilde{u}_{jL}$, 및 $\tilde{e}_{kR}$-중재 과정에 초점을 맞춰 $\lambda'$ 및 $\lambda$ 쌍량에 대한 종합적인 $2\sigma$ 제약을 제공한다.

제안 방법

• R-포락성 위반 기여를 기술하기 위해 유효 field 이론을 사용하여 $C_A$ 및 $C_P$ 계수를 포함한 차수 6 연산자를 통해 $B\to\tau\nu$ 붕괴를 모델링한다.
• 바바르($\mathcal{B}(B\to\tau\nu) = 1.2 \pm 0.4 \times 10^{-4}$) 및 베일($1.65^{+0.38}_{-0.37} \times 10^{-4}$)의 실험적 붕괴 분율 데이터를 활용하여 새로운 물리 기여를 제약한다.
• $\tau\to\ell K_S^0$ 붕괴에서의 제약(바바르: $\tau\to e K_S^0$ 및 $\mu K_S^0$ 한계)을 $V_{ud}$, $R_\pi$, $R_\tau$, $Q_W(^{133}\mathrm{Cs})$, $A_{\mathrm{FB}}^s$ 등의 다른 저에너지 관측량과 결합한다.
• 최신 입자물리학 리뷰(2008)와 바바르 및 베일의 신규 데이터를 활용하여 Dreiner 등(2002, 2006)의 이전 RPV 쌍량 제약을 업데이트한다.
• 다양한 관측량에서 유도된 제약을 종합하여 개별 RPV 쌍량에 대한 $2\sigma$ 경계를 글로벌 피팅으로 수행하고 가장 엄격한 한계를 보고한다.
• 특히 $\lambda'_{23k}$ 및 $\lambda'_{33k}$와 같은 루프 유도 과정에 대해 알려진 스케일링 법칙을 활용해 100 GeV가 아닌 스피articles 질량에 대한 제약을 재조정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 최근 베일과 바바르 데이터를 기반으로 $\lambda'$ 및 $\lambda$ 쌍량에 대한 업데이트된 $2\sigma$ 제약은 무엇인가요?
• RQ2 최신 $B\to\tau\nu$ 및 $\tau\to\ell K_S^0$ 측정치는 $\tilde{d}_{kR}$, $\tilde{u}_{jL}$, $\tilde{e}_{kR}$-중재 RPV 과정에 대해 어떤 방식으로 제약력을 향상시키나요?
• RQ3 업데이트된 실험적 붕괴 분율과 한계치는 이전 분석과 비교해 RPV 쌍량의 배제 영역에 어떤 영향을 미치나요?
• RQ4 $\tau\to\ell K_S^0$ 붕괴에서의 제약은 $R_\pi$, $R_\tau$, $Q_W(^{133}\mathrm{Cs})$ 등의 다른 저에너지 관측량과 비교해 어떻게 다릅니까?
• RQ5 예비 바바르 $\tau$-붕괴 데이터를 포함할 경우, 특히 $\lambda_{13k}$, $\lambda'_{21k}$, $\lambda'_{31k}$에 대해 유도된 제약에 어떤 영향을 미치나요?

주요 결과

• $\lambda'_{111}$ (무중성미자 이중베타붕괴)의 $2\sigma$ 제약은 $7 \times 10^{-4}\, \tilde{q}^2 \tilde{g}^{1/2}$로 업데이트되었으며, 이는 개선된 핵 반응 매트릭스 요소 입력을 반영한 것이다.
• $\lambda'_{12k}$ (from $R_{D^+}$)의 제약은 $0.2\, \tilde{d}_{kR}$로 강화되어 $\tilde{d}_{kR}$-중재 RPV 과정에 대한 제약력이 더욱 강화됨을 시사한다.
• $\lambda'_{23k}$의 경우 $m_{\tilde{d}_{kR}} = 100\,\mathrm{GeV}$에서 제약이 $0.45$로 설정되었으며, 다른 질량에서는 비선형 스케일링이 적용된다.
• $\tilde{d}_{kR}$-중재 쌍량 $\lambda'_{22k}$는 $0.1\, \tilde{d}_{kR}$로 제약되었으며, 이는 이전 한계보다 향상된 것이다.
• $\tilde{e}_{kR}$-중재 $\lambda_{12k}$ 쌍량은 $0.03\, \tilde{e}_{kR}$로 제약되었으며, $\lambda_{13k}$의 경우도 유사하게 $0.05\, \tilde{e}_{kR}$로 제약되었다.
• 예비 바바르 $\tau$-붕괴 데이터를 포함할 경우, $\lambda_{13k}$, $\lambda'_{21k}$, $\lambda'_{31k}$에 대한 제약이 최대 약 $30\%$ 향상될 것으로 예상되나, 최종 종합 제약에서는 이를 사용하지 않았다.