[논문 리뷰] Effect of H^\\pm on D^\\pm_s\ o \\mu^\\pm\ u and D^\\pm_s\ o \ au^\\pm\ u

A. G. Akeroyd|arXiv (Cornell University)|2003. 08. 26.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 6인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 표준모형을 초월한 모델에서 전하를 띤 힉스 보손(H±)이 W± 보손과 간섭하는 간섭에 의해 D±s →μ±νμ 및 D±s →τ±ντ 붕괴의 분포비를 10–15% 감소시킬 수 있음을 조사한다. 이 효과는 tanβ/mH± 비율과 스트랭스 쿼크 대 캐러머 쿼크 질량 비 ms/mc에 의해 결정되며, CLEO-c 실험의 예상되는 2–3% 실험 정밀도를 초월하여, 라티스 QCD 예측값 fDs와 실험 측정값을 비교할 때 H± 기여를 고려해야 함을 시사한다.

ABSTRACT

We investigate the effect of a charged Higgs boson (H^\\pm) on the decays D^\\pm_s\ o \\mu^\\pm\ u and D^\\pm_s\ o \ au^\\pm\ u, which will be measured with high precision at forthcoming CLEO-c. We show that a H^\\pm can suppress the branching ratios by 10% \ o 15% from the Standard Model prediction, and we emphasize that such contributions should not be overlooked when comparing lattice calculations of f_{D_s} to the values obtained from these decays.

연구 동기 및 목표

• 전하를 띤 힉스 보손(H±)이 순수 레프톤 붕괴 D±s →μ±νμ 및 D±s →τ±ντ에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• H± 기여가 CLEO-c에서 예상되는 실험 정밀도를 초월할 수 있는지 정량화하기 위해.
• 라티스 QCD 예측과의 비교에서 H± 효과를 忽略할 경우 fDs를 실험적으로 추출할 때 오해의 위험을 부각하기 위해.
• 특히 H±에 민감한 새로운 물리 현상의 탐지 수단으로서 비율 Rμ = BR(D±s →μ±νμ)/BR(D± →μ±νμ)의 민감도를 평가하기 위해.
• H± 효과가 B± →τ±ντ 붕괴 제약 조건과 일관되며, B 붕괴에서도 나타날 것임을 강조하기 위해.

제안 방법

• W± 및 H± 기여 간섭을 포함한 D±s →l±νl의 트리 수준 붕괴 진폭을 사용한다.
• 붕괴 상수 fDs, 렙톤 질량 ml 및 CKM 행렬 원소 |Vcd|를 포함한 부분 폭 공식을 적용한다.
• 억제 인자 rs = [1 − R²m²Dq(mq/mc)]²를 도입하며, 여기서 R = tanβ/mH± 이고 mDq는 Ds 메손 질량이다.
• ms/mc ∈ [0.06, 0.15] 및 B± →τ±ντ 제약 조건으로부터 유도된 R ≤ 0.4 GeV⁻¹ 범위에서 rs를 R 및 ms/mc에 대해 수치적으로 분석한다.
• H±에 의한 억제 효과를 CLEO-c에서의 예상 실험 오차 2–3% 및 라티스 fDs의 이론적 오차와 비교한다.
• 이론적 불확실도가 <4%인 Rμ 비율이 새로운 물리 현상 탐지에 유용한 수단임을 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 전하를 띤 힉스 보손이 표준모형 예측을 초월하여 D±s →μ±νμ 및 D±s →τ±ντ 붕괴의 분포비를 상당히 억제할 수 있는가?
• RQ2 CLEO-c에서 예상되는 2–3% 실험 불확실도를 초월하여 H±에 의해 유도된 억제 효과가 더 큰가?
• RQ3 억제 인자 rs는 ms/mc 비율과 매개변수 R = tanβ/mH±에 따라 어떻게 의존하는가?
• RQ4 이론적 불확실도가 <4%인 Rμ 비율이 H± 효과에 민감하고 높은 이론 정밀도를 갖기에 새로운 물리 현상을 탐지하는 데 사용될 수 있는가?
• RQ5 H± 효과가 B± →τ±ντ 붕괴 제약 조건과 일관되는가?

주요 결과

• 전하를 띤 힉스 보손은 D±s →μ±νμ 및 D±s →τ±ντ 붕괴의 분포비를 최대 15%까지 억제할 수 있으며, R = 0.4 GeV⁻¹일 경우 10–15%의 억제 효과를 보인다.
• D±s 붕괴에서는 ms/mc 비율이 유의미하므로 억제 효과가 가장 강력한 반면, D± 붕괴에서는 이 비율이 무시할 만큼 작아 효과가 미미하다.
• H±에 의한 억제 효과(10–15%)는 CLEO-c에서 예상되는 2–3% 실험 정밀도를 초월하여 검출 가능하다.
• 가장 큰 ms/mc 비율(0.15)과 R = 0.4 GeV⁻¹일 경우 억제 인자 rs는 0.83까지 떨어지며, 이는 표준모형에서의 현저한 이탈을 시사한다.
• 비율 Rμ는 동일한 rs 인자에 의해 수정되며, 이론적 불확실도가 <4%이므로 새로운 물리 현상 탐지에 민감한 수단이 된다.
• B± →τ±ντ 붕괴 제약 조건은 R ≤ 0.4 GeV⁻¹로 제한하며, 이는 H± 효과가 측정 가능한 범위 내에 유지됨을 보장한다.