[論文レビュー] Confronting LQ with observed sign anomaly in $A_{cp}( au ightarrow K_{s} \pi u_{ au})$

Lobsang Dhargyal|arXiv (Cornell University)|May 2, 2016

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ひとこと要約

この論文は、$A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$ における観測されたCP非対称性の異常を説明するため、テンソル結合の主要な虚数部を有するレプトクォーク（LQ）モデルを提案している。この異常は標準模型予測から2.7σずれており、モデルは実験データを1σの範囲で適合させつつ、CLEOおよびBelleの制約を満たすが、ヤコビ係数とスカラー・レプトクォーク質量の微調整が必要となる。

ABSTRACT

Babar collaboration has reported an intriguing opposite sign in the integrated decay rate asymmetry $A_{cp}( au ightarrow K_{s} \pi u_{ au})$ than that of SM prediction from the known $K^{0}$ - $\bar{K^{0}}$ mixing. Babar's result deviate from the SM prediction by about 2.7$\sigma$. If the result stands with higher precision in the future experiments, the observed sign anomaly in the $A_{cp}( au ightarrow K_{s} \pi u_{ au})$ can most likely come only from a NP. In this work we confront this and other observations with the simplest of baryon and lepton number conserving LQ type of new physics. Assuming the real part of the NP tensorial coupling is negligible compare to its imaginary part and with $A_{cp}( au ightarrow K_{s} \pi u_{ au})$ and $Br( au ightarrow K_{s} \pi u_{ au})$ as data points to fit the imaginary part of the NP coupling, we have been able to fit the result within 1$\sigma$ of the experimental values. We also show that our model can satisfy the other experimental bounds on imaginary part of the Yukawa coupling constant from CLEO and recent Belle measurements although quite a high level of fine tunning among the Yukawa coupling constants and masses of the scalar leptoquarks is required.

研究の動機と目的

• 標準模型予測から2.7σずれている $A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$ の観測偏差を説明すること。
• この異常がバリオン数およびレプトン数を保存するレプトクォーク（LQ）モデルによって説明可能かどうかを検討すること。
• 観測された符号異常が、新物理のテンソル結合の非ゼロ虚数部によって説明可能かどうかを特定すること。
• ヤコビ係数に関するCLEOおよびBelleの測定結果からの既存の実験的制約を、モデルが満たしているかを検証すること。

提案手法

• バリオン数およびレプトン数を保存するスカラー・レプトクォークモデルを仮定する。
• 新物理のテンソル結合の虚数部に注目し、実部は無視可能であると仮定する。
• 実験的測定値である $A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$ および $Br(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$ を入力データとして、結合の虚数部をフィットする。
• ヤコビ係数定数に関するCLEOおよびBelleの測定結果からの制約を適用する。
• グローバルフィットを実施し、虚数結合およびスカラー・レプトクォーク質量の妥当なパラメータ空間を特定する。
• すべての制約を満たすために必要なヤコビ係数およびレプトクォーク質量の微調整の程度を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 虚数部が支配的であるテンソル結合を有するレプトクォークモデルは、$A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$ における観測されたCP非対称性の異常を説明可能か？
• RQ2 実験的 $A_{cp}$ および分岐比を適合させるために、新物理結合の虚数部の大きさと位相はどの程度必要か？
• RQ3 CLEOおよびBelleの測定結果からの制約は、モデルの妥当性にどのように影響するか？
• RQ4 すべての実験的制約を満たすために、ヤコビ係数およびレプトクォーク質量の間でどの程度の微調整が必要か？
• RQ5 標準模型の最小限のレプトクォーク拡張において、$A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$ の観測された符号異常は一貫性があるか？

主な発見

• モデルは測定された $A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$ を実験値の1σ範囲で成功裏に適合させた。
• 分岐比 $Br(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$ も、フィットされたパラメータ空間内で実験データと整合的である。
• ヤコビ係数定数に関するCLEOおよび最近のBelle測定結果からの制約をモデルは満たしている。
• すべての実験的制約を満たすために、ヤコビ係数およびスカラー・レプトクォーク質量の間で高いレベルの微調整が必要である。
• 新物理のテンソル結合の虚数部の支配的であることが、観測された符号異常を再現するために不可欠である。
• 実部が無視可能であるという仮定の下で、モデルは異常を妥当に説明可能である。