[论文解读] $b ightarrow s \gamma$ and $B_s ightarrow \mu^+ \mu^-$ in Extended Technicolor Models

Lisa Randall, Raman Sundrum|arXiv (Cornell University)|May 19, 1993

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 1被引用 8

一句话总结

本文在包含与不包含GIM机制的扩展希格斯模型（ETC）中，评估了稀有衰变过程 $b \to s\gamma$ 和 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 的衰变率。结果表明，具有GIM机制的ETC模型预测的 $b \to s\gamma$ 衰变率仅略高于标准模型，但可将 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 的衰变率增强最多两个数量级；而一般ETC模型则可使后者增强约一个数量级。

ABSTRACT

The rates of the rare flavor-changing processes, $b \ ightarrow s \\gamma$ and $B_s \ ightarrow \\mu^+ \\mu^-$ are estimated in extended technicolor models with and without a GIM mechanism. We find the $b \ ightarrow s \\gamma$ rate in ETC models with a GIM mechanism to be at most slightly larger than the standard model rate, whereas there is no significant extra model-independent contribution in other ETC scenarios. In the case of $B_s \ ightarrow \\mu^+ \\mu^-$, ETC models with a GIM mechanism can yield a rate up to two orders of magnitude bigger than that of the standard model, whereas generic ETC scenarios are likely to give a rate which is about an order of magnitude bigger than that of the standard model.

研究动机与目标

• 评估扩展希格斯模型（ETC）对罕见味改变中性流过程的影响，特别是 $b \to s\gamma$ 和 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 衰变的影响。
• 确定GIM机制是否能在ETC模型中抑制新物理贡献，尤其是对 $b \to s\gamma$ 衰变的影响。
• 比较不同ETC情景下这些衰变的模型无关贡献，区分GIM与非GIM框架。
• 量化ETC模型在多大程度上可使 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 衰变率超越标准模型预测。

提出的方法

• 利用有效场论方法，在ETC模型框架下估算 $b \to s\gamma$ 和 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 的振幅。
• 应用GIM机制以抑制ETC模型中的树图味改变中性流，分析其对衰变率的影响。
• 将ETC模型中含与不含GIM机制的预测分支比与标准模型预期进行比较。
• 同时考虑一般ETC情景与具有GIM机制的情景，以识别稀有衰变中的模型无关贡献。
• 使用有效哈密顿量，计算通过顶夸克和类似技术色禁闭共振态产生的新物理主导贡献。
• 评估衰变率对ETC相互作用结构以及味抑制机制存在的敏感性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在具有GIM机制的扩展希格斯模型中，$b \to s\gamma$ 衰变率与标准模型相比有何变化？
• RQ2 在无GIM机制的ETC模型中，$b \to s\gamma$ 的新物理贡献量级如何？
• RQ3 ETC模型能在多大程度上使 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 衰变率超越标准模型预测？
• RQ4 GIM机制的存在或缺失在ETC框架中对 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 分支比的大小有何影响？
• RQ5 在一般ETC情景中，$B_s \to \mu^+\mu^-$ 是否存在模型无关的增强？若有，增强幅度为多少？

主要发现

• 在具有GIM机制的ETC模型中，$b \to s\gamma$ 衰变率最多仅略高于标准模型预测值。
• 在无GIM机制的ETC模型中，对 $b \to s\gamma$ 衰变率没有产生任何显著的模型无关贡献。
• 具有GIM机制的ETC模型可使 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 衰变率相比标准模型增强最多两个数量级。
• 在无GIM机制的一般ETC情景中，$B_s \to \mu^+\mu^-$ 衰变率仍存在增强，但仅约一个数量级。
• GIM机制的存在导致 $B_s \to \mu^+\mu^-$ 的增强远大于 $b \to s\gamma$，表明存在模型相关的抑制模式。
• $B_s \to \mu^+\mu^-$ 衰变对ETC模型中的新物理更为敏感，尤其在味抑制机制有效时。