[논문 리뷰] Polarized $\\Lambda_{b} \ o X_{c} \ au \ u$ in the SM and THDM

Chao-Shang Huang, Hua-Gang Yan|arXiv (Cornell University)|1997. 08. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 1인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 표준모형(SM)과 이중 힉스 보우 모형(THDM)에서 O(αs) QCD 보정 및 1/m²b 순서의 스핀 의존 효과를 포함한 포함형 반데크이션 Λb → Xcτν를 계산한다. 타우 렙톤의 스핀과 스펙트럼이 뉴 피직스, 특히 THDM에서의 이중 힉스 기여에 민감함을 발견하였으며, 높은 tanβ와 낮은 H± 질량에서 SM 예측과 상당한 이격을 보이며 SM을 초월한 뉴 피직스의 탐색 가능성을 제시한다.

ABSTRACT

The inclusive rate and $\ au$ spectrum for a polarized $\\Lambda_b$ -baryon to decay to charm hadronic final states and leptons $\ au \ u$ in the SM and a two-Higgs doublet model are computed.The $O(\\alpha_s)$ QCD corrections to

연구 동기 및 목표

• 비제로 타우 렙톤 질량을 고려한 표준모형에서 극화된 Λb → Xcτν의 포함형 붕괴율과 타우 렙톤 스펙트럼을 계산하기 위해.
• 중간 쿼크 효과 이론(HQET)을 사용하여 표준모형 결과를 1/m²b 순서까지의 스핀 의존 형상 인자로 확장하기 위해.
• 이중 힉스 보우 모형(THDM)에서 O(αs) QCD 보정 및 비추상적 1/m²b 효과를 포함한 포함형 붕괴율과 타우 스펙트럼을 계산하기 위해.
• 특히 THDM에서의 이중 힉스 보손에 의한 뉴 피직스 민감도를 타우 스펙트럼과 스핀에 평가하기 위해.
• 미래의 Λb 반데크이션 실험 측정을 통해 THDM 매개변수를 정량적으로 테스트할 수 있는 프레임워크를 제공하기 위해.

제안 방법

• 중간 쿼크 효과 이론(HQET)을 사용하여 1/m²b 순서까지 스핀 의존 기여를 포함한 핵반응 텐서 구조 함수 Wμν를 계산한다.
• 운동학 변수 x = 2Eτ / mb, y = 2Eν / mb, t = q²/m²b, η = m²τ / m²b, 그리고 τ와 Λb 스핀 간의 각도인 cosθ를 사용하여 미분 붕괴율을 유도한다.
• 표준모형에서 τ 에너지 스펙트럼을 dΓ/dxdcosθ = AW(x,η,ε) + BW(x,η,ε)cosθ로 표현하며, THDM에서는 추가 기여 항 AH, BH, AI, BI를 포함한다.
• THDM에서 τ 스펙트럼에 대한 O(αs) QCD 보정을 영구적 양자역학 계산을 통해 통합한다.
• Λb 붕괴에서 비추상적 1/m²b 효과를 기술하기 위해 매개변수 Kb와 ǫb를 도입한다.
• THDM에서 tanβ와 mH±에 대한 의존성을 분석하여, 큰 tanβ에서 이중 힉스 기여가 증가함을 보여준다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비제로 타우 질량과 1/m²b 보정이 표준모형에서 Λb → Xcτν의 타우 렙톤 스펙트럼과 스핀에 미치는 영향은 무엇인가?
• RQ2 이중 힉스 보손은 THDM에서 포함형 붕괴율과 타우 스펙트럼에 어떤 기여를 하는가?
• RQ3 O(αs) QCD 보정은 THDM에서 타우 스펙트럼을 어떻게 수정하는가?
• RQ4 THDM에서 타우 스펙트럼과 스핀은 이중 힉스 질량과 tanβ에 얼마나 민감한가?
• RQ5 Λb → Xcτν 붕괴는 SM을 초월한 뉴 피직스, 특히 THDM에서 깔끔한 탐색 도구가 될 수 있는가?

주요 결과

• 비제로 타우 질량과 스핀 의존 1/m²b 보정이 있는 표준모형에서 타우 스펙트럼은 질량 제로 근사와 다름을 보이며, 부록에 AW와 BW의 명시적 표현이 제공된다.
• THDM에서 고 tanβ에서 이중 힉스 기여가 붕괴율에서 지배적이며, tanβ > 50일 경우 총 붕괴 너비가 상당히 증가한다.
• mH± = 200 GeV일 경우, tanβ = 100일 때 THDM 총 붕괴 너비가 SM 너비를 최대 30% 초과하여 뉴 피직스에 대한 강력한 민감도를 보인다.
• THDM에서 τ 스펙트럼에 대한 O(αs) QCD 보정은 무시할 수 없으며, 특히 높은 x(높은 타우 에너지)에서 스펙트럼 형상에 영향을 미친다.
• 타우 렙톤의 각도 분포, 즉 cosθ 의존성은 고 tanβ에서 THDM에서 전방-후방 비대칭성이 강하게 증가하여 뉴 피직스에 대한 민감한 탐지 수단이 된다.
• 큰 tanβ 근사에서 THDM 기여는 r⁴ tan²β 비례로 증가하며, 주로 AH 및 BH 항에서 지배적이며, 이는 SM 예측과의 관측 가능한 이격을 초래한다.