[論文レビュー] Complementarity of Bs→μ+μ− and B→Kℓ+ℓ− in New Physics searches

Damir Bečirević, Nejc Košnik+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 13被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、B→Kℓ+ℓ− 衰えモードが、b→s クォーク遷移における新しい物理（NP）に対して、モデルに依存しない補足的制約を提供することを示している。これは、f₀、f₊、f_T の3つの形因子について、初めての lattice QCD 結果を用いたものである。スカラーおよび擬スカラー演算子の複素結合定数に対する高精度な制約が得られ、特に低 tanβ や非SUSY モデルのような、Bs→μ+μ− モードが感受性が低い状況においても、NP の検出感度が向上する。

ABSTRACT

Abstract This year, LHC provided a very stringent bound on Br ( B s → μ + μ − ) , bringing it closer to the value predicted by the Standard Model (SM). B s → μ + μ − was believed to be the golden mode at LHCb to find SUSY because a large enhancement was expected in the regime of moderate and large values of tan β. Other scenarios are still possible and a correlation with other decay channels is needed. We show that a complementary information on New Physics (NP) can be obtained model-indepedently from the B → K l + l − decay mode. We provide a prediction Br ( B → K l + l − ) based on the first lattice QCD results for all three relevant form factors, f 0 , + ( q 2 ) and f T ( q 2 ) . We were then able to provide the model-independent bounds on the complex couplings to scalar and pseudoscalr operators in the b → s sector.

研究の動機と目的

• b→s クォーク遷移における新しい物理（NP）の制約を、Bs→μ+μ− モードを超えて補足的に探求すること。
• B→Kℓ+ℓ− 衰えにおいて、f₀、f₊、f_T の3つの形因子について、初めての lattice QCD 結果を活用すること。
• 有効ハミルトニアンにおけるスカラーおよび擬スカラー演算子の複素結合定数に対するモデルに依存しない制約を導出すること。
• 特に低 tanβ または非SUSY モデルのような、Bs→μ+μ− が感受性が低い状況においても、NP の感度を向上させること。

提案手法

• B→Kℓ+ℓ− 衰えにおける形因子 f₀(q²)、f₊(q²)、f_T(q²) の lattice QCD 計算を用いる。
• 非標準的なスカラーおよび擬スカラー演算子を含む有効ハミルトニアンを用いて、崩壊振幅を構築する。
• Bs→μ+μ− の測定された分岐比を用いて、NP 演算子のウィルスン係数を制約する。
• グローバルフィットフレームワークを用いて、b→s 領域における複素結合定数の制約を抽出する。
• NP の媒介粒子の質量や量子数に関する仮定を避けることで、モデルに依存しない分析を行う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 B→Kℓ+ℓ− 衰えは、b→s 遷移における新しい物理に対して、どのようにモデルに依存しない制約を提供できるか？
• RQ2 B→Kℓ+ℓ− における形因子の最初の lattice QCD 結果が、NP 感度に与える影響は何か？
• RQ3 スカラーおよび擬スカラー結合定数に対する制約は、Bs→μ+μ− からのものと比べてどう異なるか？
• RQ4 どのような NP シナリオにおいて、B→Kℓ+ℓ− が Bs→μ+μ− よりも感受性が高くなるか？

主な発見

• f₀、f₊、f_T の形因子についての初めての lattice QCD 結果により、理論的不確かさが小さくなる中で、B→Kℓ+ℓ− 分岐比の高精度な予測が可能になった。
• スカラーおよび擬スカラー演算子の複素結合定数に対するモデルに依存しない制約が導出され、標準模型を越えた新しい物理の強力なプローブが得られた。
• B→Kℓ+ℓ− モードは、特に低 tanβ または非SUSY モデルのような、Bs→μ+μ− が感受性が低い状況において、新しい物理に対して補足的な感受性を提供する。
• 本分析により、Bs→μ+μ− と B→Kℓ+ℓ− の崩壊の相乗効果が、さまざまな NP シナリオを区別する能力を顕著に高めていることが明らかになった。