[论文解读] A Guide to Flavour Changing Neutral Currents in the Littlest Higgs Model with T-Parity

Monika Blanke, Andrzej J. Buras|arXiv (Cornell University)|Mar 12, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 33

一句话总结

本文研究了具有T-宇称的最小希格斯模型中的味改变中性流（FCNC），该模型是一种复合希格斯框架，通过T-宇称抑制树图级FCNC，同时允许显著的圈图诱导效应。研究表明，由于存在新的T-奇重费米子，该模型预测了增强的轻子味破坏过程——特别是$\tau \to 3\ell$衰变和$\mu \to e\gamma$——并表现出独特的分支比相关性，可与MSSM区分开来，尤其体现在主导的$Z^0$-泡利图和盒图贡献而非磁偶极算符上。

ABSTRACT

Flavour changing neutral current processes, being strongly suppressed in the Standard Model (SM), provide a unique window to new physics at scales much above the electroweak scale. Here, we summarize the recent progress in flavour physics studies of the Littlest Higgs model with T-parity, both in the quark and lepton sector. Particular emphasis is put on various correlations that could distinguish this model from other extensions of the SM.

研究动机与目标

• 分析T-宇称对最小希格斯模型中味改变中性流的影响，特别是在夸克和轻子扇区。
• 识别罕见衰变中新的物理可观测信号，特别是轻子味破坏过程。
• 通过分支比中独特的相关性，将具有T-宇称的最小希格斯模型与MSSM等其他新物理模型区分开来。
• 探讨镜像夸克和轻子在通过T-奇规范玻色子介导FCNC中的作用及其复杂相位的影响。
• 在电弱精确性约束和层次问题的背景下评估该模型的可行性。

提出的方法

• 构建具有T-宇称的最小希格斯模型，引入T-奇重规范玻色子和T-奇镜像费米子（夸克和轻子），以抑制树图级FCNC。
• 引入四个新的CKM类混合矩阵（$V_{Hu}, V_{Hd}, V_{H\nu}, V_{H\ell}$）以参数化标准模型与镜像费米子之间的味破坏耦合。
• 利用有效场论技术计算圈图诱导的FCNC过程，如$K \to \pi \ell \ell$、$B_s \to \mu \mu$、$\tau \to 3\ell$和$\mu \to e\gamma$。
• 评估$Z^0$-泡利图和盒图的贡献，表明其在LHT模型中占主导地位，远超磁偶极算符。
• 将LHT模型中的分支比比值与MSSM中的结果进行比较，包括有无显著希格斯贡献的情况。
• 分析$\mu \to e\gamma$中的角分布，以探测左右手电流结构，指出LHT中不存在右手贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 T-宇称和镜像费米子的存在如何改变最小希格斯模型中味改变中性流的结构？
• RQ2 在LHT模型中，轻子味破坏衰变的主要贡献是什么？与MSSM中的贡献有何不同？
• RQ3 稀有衰变分支比中的特定相关性能否将LHT模型与MSSM区分开？
• RQ4 $V_{Hd}$混合矩阵中的复相位在$K$和$B$衰变中产生CP破坏效应的作用是什么？
• RQ5 $\mu \to e\gamma$衰变中的角分布如何揭示LHT模型中新物理的手征结构？

主要发现

• LHT模型预测轻子味破坏衰变（如$\tau \to 3\ell$和$\mu \to e\gamma$）显著增强，分支比可能达到$10^{-11}$至$10^{-12}$量级。
• LHT模型中$\frac{Br(\mu^{-} \to e^{-}e^{+}e^{-})}{Br(\mu \to e\gamma)}$的比值预测为0.4至2.5，与MSSM的$\sim 6 \cdot 10^{-3}$形成鲜明对比，表明非磁偶极贡献占主导。
• 在LHT模型中，$Z^0$-泡利图和盒图主导轻子味破坏过程，而磁偶极算符为次级贡献，这是与MSSM的关键区别。
• LHT模型中$\frac{Br(\tau^{-} \to e^{-}e^{+}e^{-})}{Br(\tau^{-} \to e^{-}\mu^{+}\mu^{-})}$的比值预测为1.3至1.7，而MSSM中约为5，提供了明确的区分指标。
• 该模型预测$\mu \to e\gamma$中无右手贡献，可通过发射电子的角分布和自旋关联性进行检验。
• LHT模型中钛中的$\mu \to e$转换率预测为$10^{-2}$至$10^{2}$倍的$\mu \to e\gamma$率，与MSSM的$\sim 5 \cdot 10^{-3}$形成对比，进一步有助于模型区分。