[논문 리뷰] Minimal Flavour Violation Waiting for Precise Measurements of Delta M_s, S_{psi phi}, |V_ub|, gamma and B^0_{sd} -> mu+ mu-

Monika Blanke, Andrzej J. Buras외 2명|arXiv (Cornell University)|2006. 04. 06.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 정밀한 ΔMₛ, S_{ψϕ}, |V_ub|, γ, 그리고 B⁰ₛ → μ⁺μ⁻ 붕괴 측정을 이용해 최소 flavor 위반(Minimal Flavour Violation, MFV)에 대한 모형에 종속되지 않는 검증을 제안한다. 수반되는 수준의 단일 unitarity 삼각형과 수반되는 수준의 MFV 모형에서 예측하는 보편 unitarity 삼각형을 비교함으로써, 이격이 새로운 flavor 위반 상호작용 또는 억제된 연산자 신호를 나타내며, S_{ψϕ}와 K_L → π⁰νν̄는 핵심 탐지 수단이 된다.

ABSTRACT

We emphasize that the recent measurements of the B^0_s - bar B^0_s mass difference Delta M_s by the CDF and D0 collaborations offer an important model independent test of minimal flavour violation (MFV). The improved measurements of the angle gamma in the unitarity triangle and of |V_ub| from tree level decays, combined with future accurate measurements of Delta M_s, S_{psi K_S}, S_{psi phi}, Br(B_{d,s} -> mu+ mu-), Br(B -> X_{d,s} nu bar nu), Br(K+ -> pi+ nu bar nu) and Br(K_L -> pi^0 nu bar nu) and improved values of the relevant non-perturbative parameters, will allow to test the MFV hypothesis in a model independent manner to a high accuracy. In particular, the difference between the reference unitarity triangle obtained from tree level processes and the universal unitarity triangle (UUT) in MFV models would signal either new flavour violating interactions and/or new local operators that are suppressed in MFV models with low tan(beta), with the former best tested through S_{psi phi} and K_L -> pi^0 nu bar nu. A brief discussion of non-MFV scenarios is also given. In this context we identify in the recent literature a relative sign error between Standard Model and new physics contributions to S_{psi phi}, that has an impact on the correlation between S_{psi phi} and A^s_SL. We point out that the ratios S_{psi phi}/A^s_SL and (Delta M_s)/(Delta Gamma_s) will allow to determine (Delta M_s)/(Delta M_s)^SM. Similar proposals for the determination of (Delta M_d)/(Delta M_d)^SM are also given.

연구 동기 및 목표

• 향후 고정밀도 B-물리 측정을 이용해 최소 flavor 위반(MFV) 가설에 대한 모형에 종속되지 않는 검증을 제공하는 것.
• MFV에서의 이격을 감지할 수 있는 가장 민감한 관측량을 규명하여 새로운 flavor 위반 상호작용 또는 억제된 연산자를 신호로 제시하는 것.
• 특히 표준모형(SM)과 새로운 물리의 기여가 S_{ψϕ}에 간섭할 때 발생하는 상대 부호 오류로 인한 문헌 내의 모순을 명확히 하는 것.
• S_{ψϕ}/A^s_SL 및 (ΔMₛ)/(ΔΓₛ)와 같은 비율을 제안하여 (ΔMₛ)/(ΔMₛ)^SM을 이론적 불확실성 없이 고정밀도로 추출하는 도구로 사용하는 것.
• B⁰_d 시스템으로 유사 전략을 확장하여 (ΔM_d)/(ΔM_d)^SM을 결정하는 방법을 제안하는 것.

제안 방법

• CDF와 D0의 측정 결과를 바탕으로 한 B⁰_s - B̄⁰_s 질량 차이 ΔMₛ를 모형에 종속되지 않는 MFV 검증의 핵심 입력 자료로 사용한다.
• 수반되는 수준 붕괴(예: |V_ub|, γ)에서 추출한 unitarity 삼각형을 MFV 모형에서 예측하는 보편 unitarity 삼각형과 비교한다.
• 미래의 정밀 측정 결과인 S_{ψϕ}, Br(B_d,s → μ⁺μ⁻), Br(B → X_d,s νν̄), Br(K⁺ → π⁺ νν̄), Br(K_L → π⁰ νν̄)를 활용하여 MFV를 제약한다.
• S_{ψϕ}/A^s_SL 및 (ΔMₛ)/(ΔΓₛ)와 같은 비율을 적용하여 ΔMₛ의 이론적 불확실성에 의존하지 않고 (ΔMₛ)/(ΔMₛ)^SM의 비율을 결정한다.
• S_{ψϕ}의 간섭에서 SM과 새로운 물리 기여 간의 상대 부호 오류를 수정함으로써 향후 데이터의 정확한 해석을 보장한다.
• B⁰_d 시스템으로 접근법을 확장하여 (ΔM_d)/(ΔM_d)^SM을 추출하기 위한 유사한 비율을 제안한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 정밀한 B-물리 측정을 이용해 MFV 가설을 어떻게 모형에 종속되지 않게 검증할 수 있는가?
• RQ2 비정규 이론적 매개변수에 의존하지 않고 (ΔMₛ)/(ΔMₛ)^SM을 가장 효과적으로 결정할 수 있는 관측량 비율은 무엇인가?
• RQ3 S_{ψϕ}에 대한 SM과 새로운 물리 기여 간의 간섭에서 발생하는 부호 오류는 A^s_SL과의 상관관계에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 어느 희귀 붕괴가 MFV를 초월한 새로운 flavor 위반 상호작용을 감지하는 데 가장 민감한가?
• RQ5 B⁰_s 시스템에서 사용된 유사 전략을 B⁰_d 시스템으로 확장하여 (ΔM_d)/(ΔM_d)^SM을 추출할 수 있는가?

주요 결과

• CDF와 D0의 ΔMₛ 측정 향상은 MFV 가설에 대한 모형에 종속되지 않는 핵심 검증을 제공한다.
• 수반되는 수준의 unitarity 삼각형과 MFV 모형에서 예측하는 보편 unitarity 삼각형 간의 이격은 새로운 flavor 위반 상호작용 또는 억제된 국소 연산자 신호를 나타낸다.
• S_{ψϕ}/A^s_SL 비율은 (ΔMₛ)/(ΔMₛ)^SM을 결정하는 강력한 도구로 규명되었으며, 이론적 불확실성을 감소시킨다.
• (ΔMₛ)/(ΔΓₛ) 비율 역시 (ΔMₛ)/(ΔMₛ)^SM을 추출할 수 있게 하여 MFV를 제약하는 데 보완적인 방법을 제공한다.
• 문헌에서 S_{ψϕ} 간섭에 대한 상대 부호 오류를 수정하였으며, 이는 A^s_SL과의 상관관계에 영향을 미치며 향후 분석에서 고려되어야 한다.
• B⁰_d 시스템에 대해 유사한 비율을 제안함으로써 (ΔM_d)/(ΔM_d)^SM을 고정밀도로 결정할 수 있게 되었다.