[논문 리뷰] Neutrino oscillation, SUSY GUT and B decay

Seungwon Baek, T. Goto외 2명|CERN Bulletin|2000. 02. 14.

Neutrino Physics Research인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 오른쪽 수반 뉴트리노를 포함한 초대칭 SU(5) 대통합 이론에서 맛이 바뀌는 중성미수류와 렙톤 맛 위반을 조사하며, 큰 중성미수 맛 혼합 각도가 방사선 B 붕괴에서 시간에 따라 변화하는 CP 비대칭도 최대 30%에 이르고, 표준모형을 초월한 Bs–Bs 혼합에서 상당한 편차를 유도할 수 있음을 보여준다. 이러한 효과들은 무거운 오른쪽 수반 뉴트리노 결합을 통해 중력장에 의해 유도된 맛 혼합이 오른쪽 수반 스넬레프톤 및 스쿼크 부문에서 발생함에 기인한다.

ABSTRACT

Effects of supersymmetric particles on flavor changing neutral current and lepton flavor violating processes are studied in the supersymmetric SU(5) grand unified theory with right-handed neutrino supermultiplets. Using input parameters motivated by neutrino oscillation, it is shown that the time-dependent CP asymmetry of radiative B decay can be as large as 30% when the $τ o μγ$ branching ratio becomes close to the present experimental upper bound. We also show that the $B_s$--$\bar{B}_s$ mixing can be significantly different from the presently allowed range in the standard model.

연구 동기 및 목표

• 초대칭 대통합이론에 오른쪽 수반 뉴트리노를 포함할 경우 렙톤 맛 위반과 맛이 바뀌는 중성미수류에 미치는 영향을 탐색하는 것.
• 특히 두 번째 및 세 번째 세대에서 큰 혼합이 일어나는 중성미수 진동 파rameter가 희귀 B 붕괴와 CP 비대칭도에 미치는 영향을 조사하는 것.
• 미래의 B→J/ψK_S 시간에 따라 변화하는 CP 비대칭도 및 Bs–Bs 혼합 측정이 표준모형을 초월한 새로운 물리학을 탐지할 수 있는지 여부를 판단하는 것.
• 현재 실험적 제약 조건을 고려할 때, 이 틀 안에서 τ→μγ 및 기타 LFV 과정을 탐지할 수 있는 가능성 평가하기

제안 방법

• 오른쪽 수반 뉴트리노 수퍼멀티플렛을 포함한 초대칭 SU(5) GUT 모델을 구축하며, 작은 중성미수 질량을 위한 시-새드 메커니즘을 통합한다.
• 플랑크 스케일에서 GUT 스케일으로의 양자역학적 군 집합의 진화를 통해, 양자역학적 군 집합의 진화를 통해 쿼크 및 렙톤 질량 행렬의 맛 혼합을 생성한다.
• 글루아이노–오른쪽 수반 스넬레프톤 루프를 통한 b→sγ 및 Bs–Bs 혼합 기여를 계산하며, 특히 d̃R 부문에 중점을 둔다.
• 중성미수 양자역학적 결합 상수 f_N 을 저에너지 MSSM의 효과적 μν 결합과 연결한다: κν = f_N^T Mν^{-1} f_N.
• μ→eγ 분해율, εK, Δmd, 및 Δms/Δmd의 실험적 제약 조건을 적용하여 매개변수 공간을 제한한다.
• 시간에 따라 변화하는 CP 비대칭도 At 를 B→J/ψK_S에서 CP 위반 위상 δ13 의 탐지 수단으로 활용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 두 번째 및 세 번째 세대에서 큰 중성미수 혼합 각도가 초대칭 GUT 틀 안에서 B→J/ψK_S 붕괴의 시간에 따라 변화하는 CP 비대칭도에 관측 가능한 편차를 유도할 수 있는가?
• RQ2 오른쪽 수반 뉴트리노 결합 기여로 인해 Bs–Bs 혼합 비율 Δms/Δmd 가 표준모형 예측에서 얼마나 벗어날 수 있는가?
• RQ3 τ→μγ 분해율이 현재 실험적 상한에 가까워질 경우, 방사선 B 붕괴에서 시간에 따라 변화하는 CP 비대칭도 At 의 최대 가능한 값은 얼마인가?
• RQ4 중성미수 혼합 파rameter와 오른쪽 수반 뉴트리노 질량 스케일에 따라 τ→μγ 및 μ→eγ 등의 LFV 과정 예측은 어떻게 달라지는가?
• RQ5 B→J/ψK_S에서의 CP 비대칭도는 중성미수 혼합 행렬의 CP 위반 위상 δ13 의 다양한 값들을 구별할 수 있는가?

주요 결과

• B→J/ψK_S에서 시간에 따라 변화하는 CP 비대칭도 At 는 δ13 = 75° 일 때 최대 0.65에 이르며, 표준모형 값에서 크게 벗어난다.
• τ→μγ 분해율은 10⁻⁸에 도달할 수 있으며, 이 비율이 현재 실험적 상한 근처일 경우 방사선 B 붕괴에서 최대 30%의 CP 비대칭도를 유도한다.
• 오른쪽 수반 스넬레프톤 부문 기여로 인해 Δms/Δmd 비율은 표준모형 예측 대비 최대 30% 향상될 수 있다.
• 이 모델은 GUT 및 오른쪽 수반 뉴트리노 상호작용이 없는 최소 초중력 모형과 달리, Bs–Bs 혼합에서 상당한 편차를 예측한다.
• 큰 tanβ 의 경우 μ→eγ 제약 조건이 편차를 억제하지만, tanβ 가 작을 경우 큰 혼합의 경우 여전히 τ→μγ 및 CP 비대칭도에서 관측 가능한 신호를 허용한다.
• d̃R 혼합에 의해 b→sγ 진폭의 채널적 성격이 수정되어 상당한 오른쪽 수반 광자 진폭이 발생하며, 이는 표준모형에서 억제되는 특성이다.