[논문 리뷰] Impact of Right-handed Strange-beauty Squark on b s Transitions

W.-S. Hou, Makiko Nagashima|ArXiv.org|2006. 02. 14.

Evolutionary Psychology and Human Behavior인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 아벨 풍미 대칭의 근사적 특성을 지닌 초대칭 모형에서 오른쪽으로 회전한 스트레인지-뷰티 스퀘어크($\tilde{s}_R\tilde{b}_R$ 혼합)가 $b \to s$ 전이에 미치는 영향을 조사한다. 질량이 $\tilde{sb}_1$에 대해 500–800 GeV, 글루아노에 대해 700–900 GeV일 경우, 근사적으로 최대 혼합이 $B_s$ 혼합과 $B_d \to K^{*}\gamma$에서 상당한 $CP$ 위반을 유도하며, 이는 LHC에서 여전히 탐색 가능하다. 이는 $B_d \to \phi K_S$에서의 약한 신호가 감소함에도 불구하고 유지된다.

ABSTRACT

As the hint for CP violating new physics in B-> phi Ks has weakened, we reconsider the possibility of near maximal mixing between ilde s_R- ilde b_R squarks. Such a right-handed strange-beauty squark \widetilde{sb}_{1} can be realized by combining supersymmetry with an approximate Abelian flavor symmetry, and comes with a unique new CP violating phase from right-handed quark mixing. Naturally heavy strange-beauty squark and gluino, of order 0.5 to 1 TeV, are easily accommodated by recent time-dependent CP violation measurements in Bd -> phi K^0 and pi^0 K^0. Because of near maximal mixing, even with such heavy masses, the \widetilde{sb}_{1} and ilde g can still strongly impact on Bs mass difference and generate CP violation in the mixing, which can still be probed at Tevatron Run II. But if the scenario is realized, the LHC will provide definitive information on the new CP phase, and possibly discover the \widetilde{sb}_{1} squark. Time-dependent CP violation in Bd -> K^{*0} gamma can be probed at the future B factory upgrades. Other b -> s decays influenced by large right-handed dynamics are also discussed.

연구 동기 및 목표

• 초기 $B_d \to \phi K_S$에서의 새로운 물리 현상에 대한 실험적 신호가 약화됨에 따라, 오른쪽으로 회전한 스트레인지-뷰티 스퀘어크($\\tilde{sb}_1$)가 $b \to s$ 전이에 미치는 역할을 재평가한다.
• 초대칭에서 근사적인 아벨 풍미 대칭 하에 오른쪽으로 회전한 $\tilde{s}_R$–$\tilde{b}_R$ 스퀘어크 혼합이 거의 최대 수준일 수 있는 가능성 탐색.
• $b \to s$ 전이에서 잔류하는 $CP$ 위반 신호를 설명할 수 있는 $\tilde{sb}_1$ 및 글루아노($\tilde{g}$)의 허용 질량 범위를 규명한다.
• LHC와 향후 $B$-팩토리 업그레이드가 새로운 $CP$ 위반 위상과 $\tilde{sb}_1$ 스퀘어크를 탐지할 잠재력을 평가한다.

제안 방법

• 근사적인 아벨 풍미 대칭을 지닌 초대칭 모형을 구성하여 오른쪽으로 회전한 스트레인지와 뷰티 스퀘어크 간의 근사 최대 혼합을 자연스럽게 유도한다.
• 오른쪽으로 회전한 쿼크 혼합에서 기인한 유일한 새로운 $CP$ 위반 위상 $\sigma$를 식별한다.
• 순환 유도 전이를 통한 $b \to s$ 전이에서 $\tilde{sb}_1$와 $\tilde{g}$가 $B_s$ 질량 차이($\Delta m_{B_s}$)와 혼합에서의 $CP$ 위반($\sin 2\Phi_{B_s}$)에 미치는 영향을 계산한다.
• 효과적 양자장 이론의 강입자 행렬 원소와 형상 인자들을 사용하여 $B_d \to K^{*}\gamma$의 시간에 따라 변하는 $CP$ 위반을 평가한다.
• $\mathcal{S}_{\phi K_S}$와 $\mathcal{S}_{\pi^0 K_S}$에 대한 최신 실험 데이터를 활용하여 모형 매개변수를 제약한다.
• 크로모다이폴 연산자 형식을 적용하여 $B \to PP$, $VP$, $VV$ 붕괴에 대한 $\widetilde{S}_f$를 계산하고, 형상 인자와 운동량에 의존하는 항을 통합한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 초기 이상 현상의 약화에도 불구하고, 근사적으로 최대 혼합을 가진 오른쪽으로 회전한 스트레인지-뷰티 스퀘어크가 잔류 $CP$ 위반 신호를 $B_d \to \phi K_S$에서 설명할 수 있는가?
• RQ2 현재의 $b \to s$ 전이에서의 $CP$ 위반 측정치와 일치하는 $\tilde{sb}_1$ 및 $\tilde{g}$의 허용 질량 범위는 무엇인가?
• RQ3 $\tilde{sb}_1$과 $\tilde{g}$는 $B_s$ 혼합과 $B_s$ 혼합에서의 $CP$ 위반에 어떤 영향을 미치며, 이러한 영향은 LHC에서 측정 가능한가?
• RQ4 이 모형에서 새로운 $CP$ 위반 위상을 탐지하기 위해 $B_d \to K^{*}\gamma$의 시간에 따라 변하는 $CP$ 위반은 어느 정도의 정도로 유용한가?
• RQ5 LHC는 새로운 $CP$ 위상과 $\tilde{sb}_1$ 스퀘어크를 확정적으로 테스트하거나 발견할 수 있는가?

주요 결과

• 모형은 오른쪽으로 회전한 쿼크 혼합에서 기인한 새로운 $CP$ 위반 위상 $\sigma$를 예측한다.
• 질량이 $m_{\tilde{sb}_1} \simeq 500{-}800$ GeV이고 $m_{\tilde{g}} \simeq 700{-}900$ GeV일 경우, 모형은 1–2 TeV 수준의 SUSY 스케일 내에서 자연스럽고 미세조정이 필요하지 않다.
• $\tilde{sb}_1$과 $\tilde{g}$는 $\Delta m_{B_s}$와 $\sin 2\Phi_{B_s}$에 상당한 영향을 미치며, 이는 LHCb에서의 주요 탐사 도구가 된다.
• 향후 $B$-팩토리 업그레이드를 통해 $B_d \to K^{*}\gamma$의 시간에 따라 변하는 $CP$ 위반이 측정 가능할 것으로 예측된다.
• LHC는 새로운 $CP$ 위상에 대한 결정적인 정보를 제공할 것으로 기대되며, $\tilde{sb}_1$ 스퀘어크의 발견 가능성도 있다.
• 초기 $\mathcal{S}_{\phi K_S}$ 신호 이상 현상의 약화에도 불구하고, 잔류된 $\mathcal{S}_{\pi^0 K_S}$와 $\Delta m_{B_s}$의 편차는 계속해서 새로운 물리 신호가 존재할 가능성을 시사하므로 모형은 여전히 타당하다.