[논문 리뷰] Time dependence in B! V '' decays

Javier Virto, Theoretische Physik|arXiv (Cornell University)|2015. 01. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 62인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 중성 메손 혼합을 포함한 B→V(→M1M2) 붕괴에 대해 시간에 따라 변하는 궤도 분포를 개발하며, 고반동 영역에서 두 가지 이상 이론적으로 깔끔한 관측량 Q₈와 Q₉를 도입한다. 이 관측량들은 표준모형 내에서 계산되며, b→sℓ⁺ℓ⁻ 전이에서의 뉴 피직스에 대한 민감도를 보이며, B-팩토리 및 하드론 충돌기 실험에서 강력한 탐지 수단이 된다.

ABSTRACT

We discuss the theory and phenomenology of Bd;s! V (! M1M2)‘‘ decays in the presence of neutral-meson mixing. We derive expressions for the time-dependent angular distributions for decays into CP eigenstates, and identify the relevant observables that can be extracted from time-integrated and time-dependent analyses with or without tagging, with a focus on the dierence between measurements at Bfactories and hadronic machines. We construct two observables of interest, which we call Q 8 and Q9, and which are theoretically clean at large recoil. We compute these two observables in the Standard Model, and show that they have good potential for New Physics searches by considering their sensitivity to benchmark New Physics scenarios consistent with current b! s‘‘ data. These results apply to decays such as Bd! K (! KS 0 )‘‘, Bs! (! KSKL)‘‘ and Bs! (! K + K )‘‘.

연구 동기 및 목표

• 중성-메손 혼합이 존재할 때 B→V(→M1M2) 붕괴에 대한 시간에 따라 변하는 궤도 분포를 유도하는 것.
• 플레이버 태깅 여부에 관계없이 시간 적분 및 시간에 따라 변하는 분석에서 측정 가능한 관측량을 식별하는 것.
• B-팩토리와 하드론 충돌기 환경 간의 실험적 서명을 구분하는 것.
• 고반동 영역에서 뉴 피직스 탐지에 적합한 이상적으로 이론적으로 깔끔한 관측량 Q₈와 Q₉를 구성하는 것.
• 현재의 b→sℓ⁺ℓ⁻ 데이터와 일치하는 벤치마크 뉴 피직스 시나리오에 대해 Q₈와 Q₉의 민감도를 평가하는 것.

제안 방법

• CP 고유상태로 붕괴하는 경우의 시간에 따라 변하는 궤도 분포를 유도하며, 중성-메손 혼합 효과를 포함한다.
• 이론적 불확실성을 줄이기 위해 큰 반동 영역에서 각도 계수의 비율로 정의된 두 관측량 Q₈와 Q₉를 도입한다.
• 효과적 장 이론과 진폭 매개변수화를 사용하여 표준모형 내에서 Q₈와 Q₉를 계산한다.
• b→sℓ⁺ℓ⁻ 데이터와 호환되는 벤치마크 모델을 통해 Q₈와 Q₉의 뉴 피직스 민감도를 분석한다.
• B-팩토리와 하드론 충돌기 실험 설정 간의 Q₈와 Q₉ 이론적 예측을 비교한다.
• 시간에 따라 변하는 붕괴율에서 태깅 여부에 관계없이 관측량을 추출하기 위해 각도 분해 기법을 사용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중성-메손 혼합의 영향을 받는 B→V(→M1M2) 붕괴에서 시간에 따라 변하는 궤도 분포는 어떻게 변화하는가?
• RQ2 시간 적분 및 시간에 따라 변하는 분석에서 B→V(→M1M2) 붕괴로부터 추출할 수 있는 이상적으로 이론적으로 깔끔한 관측량은 무엇인가?
• RQ3 Q₈와 Q₉는 기존의 관측량과 비교해 뉴 피직스에 대해 어떻게 다른 민감도를 보이는가?
• RQ4 실험 환경—B-팩토리와 하드론 충돌기—가 Q₈와 Q₉ 측정에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 Q₈와 Q₉는 표준모형과 b→sℓ⁺ℓ⁻ 전이에 대한 밴치마크 뉴 피직스 시나리오에서 어떻게 행동하는가?

주요 결과

• Q₈와 Q₉는 큰 반동 영역에서 이론적으로 깔끔한 관측량으로, 강한 위상과 형상 인자에 대한 민감도가 감소한다.
• 표준모형에서 Q₈와 Q₉는 거의 0에 가까운 값을 예측하며, 뉴 피직스 탐색을 위한 깔끔한 기준선을 제공한다.
• Q₈와 Q₉는 특히 텐서 또는 스칼라 연산자가 존재하는 시나리오에서 b→sℓ⁺ℓ⁻ 전이의 뉴 피직스 기여에 대해 상당한 민감도를 보인다.
• 이 관측량들은 B-팩토리와 하드론 충돌기 양자 모두에서 측정 가능하며, 태깅 능력에 따라 다른 실험적 서명을 보인다.
• 큰 반동 영역에서 Q₈와 Q₉의 이론적 불확실성은 억제되어 있어 표준모형의 정밀도 시험에 이상적인 조건을 제공한다.
• 이 틀은 B→V(→M1M2) 붕괴의 각도 분석을 통해 뉴 피직스를 모델에 종속되지 않고 탐지할 수 있도록 한다.