[論文レビュー] Overview of constraints on new physics in rare B decays

David M. Straub|arXiv (Cornell University)|May 28, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 14被引用数 9

ひとこと要約

本稿では、次元6の有効オペレーターのウィルソン係数を用いて、b→s遷移における新しい物理（NP）を制約するモデルに依存しない解析を提示する。包含的および排他的な崩壊測定を組み合わせることで、特に高tanβのSUSYモデルなどにおけるスカラー／擬スカラー型オペレーターの大きな増幅を排除する厳しい制約を設定する一方で、半レプトン的オペレーターが将来的なNP信号に対して妥当であることを示している。

ABSTRACT

Recent improved measurements of B decays probing the b->s flavour-changing neutral current have put strong constraints on flavour violation beyond the Standard Model. This talk reviews a model-independent analysis of these decays, which allows to put constraints on dimension-six Delta(F)=1 effective operators. These constraints can be used in turn to test the flavour structure of any theory beyond the SM.

研究の動機と目的

• b→sのフラバーチェンジング中性荷重子対応のレアB崩壊における新しい物理を制約するモデルに依存しないフレームワークを提供すること。
• 包含的および排他的なb→sℓ⁺ℓ⁻、b→sγ、およびBs→μ⁺μ⁻崩壊の実験的データを用いて、有効ハミルトニアンオペレーターのウィルソン係数を制約すること。
• 特に大きなtanβまたは右巻き型電流を有するモデルについて、予測と現在の実験的制約を比較することで、さまざまなNPモデルの妥当性を検証すること。
• 将来の実験で非標準的CP対称性および右巻き型電流を調べる上で、最も感受性の高い観測量を同定すること。
• さまざまなNPシナリオ下で、将来のBs→μ⁺μ⁻の崩壊断面積およびB→K*μ⁺μ⁻の低q²における角度観測量の許容範囲を予測すること。

提案手法

• 磁気的、半レプトン的、および（擬）スカラー型のΔF=1次元6有効オペレーターを含む有効ハミルトニアンを構築し、ウィルソン係数C_iおよびC'_iでパラメータ化する。
• B→Xsγ、B→Xsℓ⁺ℓ⁻、B→K*μ⁺μ⁻、B→Kμ⁺μ⁻、およびBs→μ⁺μ⁻の実験的データを用いて、複素数のウィルソン係数C_7、C_9、C_10およびそのチャイラリティ反転型C'_7、C'_9、C'_10を制約する。
• 包含的および排他的な崩壊観測量（崩壊断面積、前後方非対称性、角度分布など）を統合したグローバルフィットを実行する。
• MFV、SM4、SUSYなどのさまざまなNPモデルにおいて、BR(Bs→μ⁺μ⁻)とBR(Bd→μ⁺μ⁻)の相関を分析し、モデルの妥当性を評価する。
• 2σおよび95%信頼水準（C.L.）の制約を用いて、ウィルソン係数の複素数平面における許容領域を特定する。
• 将来の感受性を予測するため、さまざまなNPシナリオ下でBR(Bs→μ⁺μ⁻)および低q²における角度観測量（A7、A8、A9、S3）の許容範囲を計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現在のレアB崩壊測定から、b→s遷移における新しい物理に対する最も強い制約は何か？
• RQ2 最近のBs→μ⁺μ⁻の崩壊断面積に関する制約は、高tanβの超対称性や他のNPモデルの妥当性にどのように影響するか？
• RQ3 非標準的CP対称性または半レプトン的オペレーター内の右巻き型電流は、現在のデータでどの程度まで制約されるか？
• RQ4 B→K*μ⁺μ⁻において、特に低q²領域で新しい物理に最も感受性の高い観測量は何か？
• RQ5 一般的なNPシナリオ下で、将来のBs→μ⁺μ⁻の測定およびB→K*μ⁺μ⁻の角度観測量の予測される許容範囲は何か？

主な発見

• 最近のLHCbによるBR(Bs→μ⁺μ⁻) < 3.2×10⁻⁹（95% C.L.）の制約は、スカラーまたは擬スカラー型オペレーターからの大きな増幅を強く否定しており、高tanβのSUSYモデルの大部分のパラメータ空間を除外する。
• C_10またはC'_10におけるNPは、BR(Bs→μ⁺μ⁻)を最大5.6×10⁻⁹までしか増幅できないため、半レプトン的オペレーターは将来的な新しい物理信号に対して依然として妥当である。
• C_7、C_9、C_10の実部は標準模型（SM）と整合的であると制約されており、95% C.L.で顕著な符号反転は観測されず、低エネルギー効果の大部分がSMに由来すると示唆している。
• ウィルソン係数の虚部は実部よりも制約が弱く、崩壊断面積やCP平均観測量において、干渉を引き起こすのは位相が一致するNPに限られるためである。
• 非標準的CP対称性が存在する場合、低q²における角度CP非対称性A7およびA8はそれぞれ最大±35%および±20%に達する可能性があり、右巻き型電流が存在する場合にはS3が±15%に達する。
• 一般的なNPシナリオにおいて、BR(Bs→μ⁺μ⁻)は95% C.L.で5.5×10⁻⁹未満と予測されており、現在の制約が半レプトン的NP寄与をまだ探査し始めた段階であることを示している。