[논문 리뷰] Effects of a charged Higgs boson in $B ightarrow D^{(*)} au u$ decays

Alejandro Celis|arXiv (Cornell University)|2013. 08. 30.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 17인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 두 힉스 두중체 모형(2HDM)에서 전하를 띤 힉스 보손이 B → D*τν 붕괴에서 관측된 R(D*) 분해비의 초과를 설명할 수 있는지 조사한다. 동시에 다른 플레이버 제약 조건과도 일관성을 유지하는가를 검토한다. 나무 수준의 전하를 띤 힉스 기여는 가족-보편적이지 않은 요카다 쿠플링의 이탈을 필요로 하며, 현재의 R(D*), Br(B→τν), 그리고 D(s) 레플레틱 붕괴 데이터는 새로운 플레이버 구조가 도입되지 않는 한 2HDM와 호환되지 않는다.

ABSTRACT

In this talk I consider the current status of $B ightarrow D^{(*)} au u$ decays in the context of two-Higgs-doublet models. The BaBar collaboration has reported an excess in semileptonic $b ightarrow c au u$ transitions that has gathered recent interest as a possible signature of new physics. The sensitivity of these decays to tree-level charged Higgs boson contributions is discussed, taking into account the constraints from other semileptonic and leptonic meson decays in which the charged Higgs would enter at the same level.

연구 동기 및 목표

• BaBar 데이터에서 B → D*τν 붕괴의 R(D*)에서 관측된 초과를 두 힉스 두중체 모형(2HDM)의 전하를 띤 힉스 보손이 설명할 수 있는지 평가하기 위해.
• 나무 수준에서의 다른 반세미 레프톤 및 레플레틱 붕괴에서의 제약 조건과 이러한 시나리오의 일관성을 검토하기 위해.
• 나무 수준의 플레이버 변화 중성미가 없이 R(D*) 이４ anomalies를 설명할 수 있는지 확인하기 위해.
• R(D*)를 실험 데이터와 일치시키면서 다른 플레이버 관측치도 만족시키기 위해 2HDM에서 필요한 요카다 쿠플링 구조를 규명하기 위해.
• B→D(∗)τν 붕괴에서 특정 운동량 관측량이 요카다 쿠플링의 구조에 영향을 받지 않아, 전하를 띤 힉스 기여를 청소하고 새로운 물리학을 탐지할 수 있는 깨끗한 탐사 수 Mittel이 되는지 탐색하기 위해.

제안 방법

• 전하를 띤 힉스 보손의 페르미온과의 쿠플링을 복소수의 가족 비보편적 정렬 매개변수 ςf로 기술하기 위해 정렬된 두 힉스 두중체 모형(A2HDM)을 사용한다.
• 나무 수준의 전하를 띤 힉스 상호작용을 기술하기 위해 유효 라그랑지안 L ⊃ −√2/v H+ [¯u(ςdVMdPR − ςuM†uVPL)d + ςl¯νMlPRl] + h.c. 를 적용한다.
• R(D), R(D*), Br(B→τν), 그리고 D(s) 레플레틱 붕괴에 대한 이론적 예측을 실험 측정치와 표준모형(SM) 기대치와 비교한다.
• 95% 신뢰수준에서 ςdς∗l/M²H± 와 ςuς∗l/M²H± 의 복소 평면에서 전역 피팅을 수행하여 허용 가능한 영역을 도출한다.
• 전하를 띤 힉스 기여에 민감하지 않은 운동량 관측량 X1(q²) 과 XD∗₂(q²) 를 식별하여, 비스칼라 새로운 물리학을 향후 q²-빈 분석에서 청소하고 테스트할 수 있는 수단으로 사용한다.
• LEP 및 Belle/BaBar 데이터의 정밀 측정을 활용하여 전하를 띤 힉스 질량과 요카다 쿠플링을 제약한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 B → D*τν 붕괴에서 관측된 R(D*) 초과는 두 힉스 두중체 모형(2HDM)의 전하를 띤 힉스 보손으로 설명될 수 있는가?
• RQ2 Br(B→τν), D(s)→τν, π/τ 붕괴 등 다른 플레이버 관측치에서 전하를 띤 힉스 질량과 요카다 쿠플링에 가해지는 제약 조건은 무엇인가?
• RQ3 나무 수준의 플레이버 변화 중성미가 없는 조건에서 2HDM에서 R(D*) 이４ 이상을 설명할 수 있는가?
• RQ4 B→D(∗)τν 붕괴에서 전하를 띤 힉스 기여에 민감하지 않은 운동량 관측량은 무엇이며, 이를 통해 새로운 물리학을 청소하고 테스트할 수 있는가?
• RQ5 2HDM 프레임워크 내에서 R(D*)와 Br(B→τν)를 동시에 설명하기 위해 필요한 요카다 쿠플링의 구조는 무엇인가?

주요 결과

• BaBar에서 측정한 R(D*) = 0.332±0.024±0.018 는 표준모형(SM) 예측값 0.252±0.002±0.003 보다 2.7σ의 초과를 보인다.
• 최신 격자 QCD 계산을 적용한 후 R(D) = 0.440±0.058±0.042 는 이제 SM과 일치하며, 이4 이상의 의미는 감소한다.
• R(D*), Br(B→τν), 그리고 D(s) 레플레틱 붕괴 비율의 조합은 요카다 쿠플링의 가족 보편성에서 이탈이 없는 한 2HDM에서 동시에 설명될 수 없다.
• R(D*)를 설명하기 위해 필요한 Re(ςuς∗l)/M²H± 의 선호값은 음수이며, Br(B→τν)와 D(s)→τν 를 설명하기 위해 필요한 값은 양수를 향해 있으므로 강한 괴리가 존재한다.
• Z→bb¯ 와 Z→ff¯ 폭에 대한 LEP 제약 조건은 MH± > 39.6 GeV 를 95% 신뢰수준에서 요구하며, 붕괴 모드나 요카다 쿠플링의 구조에 관계없이 성립한다.
• X1(q²) 과 XD∗₂(q²) 는 전하를 띤 힉스 기여에 민감하지 않으며, 향후 q²-빈 분석에서 비스칼라 새로운 물리학을 테스트하는 데 사용될 수 있다.