[论文解读] CKM matrix fits including constraints on New Physics

H. M. Lacker|ArXiv.org|Aug 20, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 21被引用 3

一句话总结

本文通过结合 $B$-工厂和 Tevatron 实验的数据，对包含新物理（NP）贡献的 CKM 矩阵进行了全局拟合，研究了 $B$-混合过程中的新物理效应。结果表明，$r_d^2$ 和 $r_s^2$ 均略小于 1，与最小 flavor 破坏（Minimal Flavour Violation）一致，并揭示了 $B$-工厂与 Tevatron 输入在约束新物理相位方面存在显著相互作用，特别是通过 $A_{SL}^d$ 和 $A_{SL}$ 测量。

ABSTRACT

I review the status of global fits to the CKM matrix within the framework of the Standard Model and also allowing for New Physics contributions in B-Bbar mixing. The driving force is coming from the large data sets collected by the B-factory experiments BABAR and Belle. Additional important inputs to the B_s sector are provided by the Tevatron experiments CDF and D0. In particular, when constraining New Physics in B-Bbar mixing in a model-independent analysis a nice interplay between the B-factories and the Tevatron experiments is observed.

研究动机与目标

• 对包含 $B_d$-和 $B_s$-混合中新物理贡献的 CKM 矩阵进行模型无关的全局拟合。
• 评估 $B$-工厂与 Tevatron 数据对约束 $B$-混合中新物理参数（特别是 $r_q^2$ 和 $\theta_q$）的影响。
• 评估当前数据与最小 flavor 破坏（MFV）和次最小 flavor 破坏（NMFV）情景的相容性。
• 确定对 $\sin(2\beta)$、$|V_{ub}|$ 和 $f_{B_q}\sqrt{B_q}$ 的改进测量在多大程度上影响新物理约束。
• 探讨 $A_{SL}^d$ 和 $A_{SL}$ 在打破新物理参数空间简并性以及排除大正 $2\theta_d$ 值方面的作用。

提出的方法

• 采用包含 $B$-工厂对 $|V_{ub}|$、$|V_{cb}|$、$\Delta m_d$、$\sin(2\beta)$、$\cos(2\beta)$、$\alpha$、$\gamma$ 和 $A_{SL}^d$ 测量的全局拟合框架。
• 结合 Tevatron 对 $\Delta m_s$、$\Delta\Gamma_s$ 和 $A_{SL}$ 的数据，以约束 $B_s$-混合参数。
• 通过 $r_q^2 e^{2i\theta_q}$ 和 $h_q e^{2i\sigma_q}$ 参数化 $M_{12}$ 中的新物理效应，其中标准模型（SM）值对应 $r_q^2=1$、$\theta_q=0$、$h_q=0$、$\sigma_q=0$。
• 应用 $SM4FFC$ 假设，排除新物理通过树图衰变的影响，确保 $|V_{ud}|$、$|V_{us}|$、$|V_{ub}|$、$|V_{cb}|$ 和 $\gamma$ 为新物理无关。
• 对 $B_d$ 和 $B_s$ 系统进行联合拟合，利用似然扫描方法推导新物理参数在 90% 和 95% 置信水平下的约束。
• 分析 $\Delta\Gamma_s^{CP'}$ 对约束 $2\theta_s$ 的影响，指出新物理仅能将该值降低至标准模型预测之下。

实验结果

研究问题

• RQ1 从全局拟合来看，当前对 $B_d$-和 $B_s$-混合中新物理参数 $r_q^2$ 和 $2\theta_q$ 的约束是什么？
• RQ2 $B$-工厂与 Tevatron 数据如何联合约束新物理相位 $2\theta_d$ 和 $B_d$-混合强度 $r_d^2$？
• RQ3 当前数据在多大程度上与最小 flavor 破坏（MFV）情景相容？
• RQ4 $A_{SL}^d$ 和 $A_{SL}$ 测量如何影响 $r_d^2$-$2\theta_d$ 参数空间中的允许区域？
• RQ5 未来对 $B_s \to \psi\phi$ 的时间依赖角分析对 $2\theta_s$ 的敏感度如何？

主要发现

• 联合拟合显示，$r_d^2 < 1$ 且 $2\theta_d < 0$ 为优选值，主要由 $|V_{ub}|$ 和 $\sin(2\beta)$ 输入驱动。
• $B_s$-混合参数 $r_s^2$ 同样小于 1，其允许范围显著小于 $r_d^2$，这得益于 $f_{B_s}\sqrt{B_s}$ 精度更高。
• $A_{SL}^d$ 和 $A_{SL}$ 测量排除了大正 $2\theta_d$ 值和 $r_d^2 > 1$ 的可能性，当排除这些输入时，参数空间中出现双峰结构。
• 在 90% 置信水平下未排除 $2\theta_s$，但靠近 $\pm 90^\circ$ 的值因测得的 $\Delta\Gamma_s^{CP'}$ 大于标准模型预测而被排除。
• 当前数据与最小 flavor 破坏情景相容，因为 $r_d^2$ 和 $r_s^2$ 均略低于 1，且 $h_q$ 值仍与小的新物理贡献相容。
• 对 $2\theta_s$ 的最佳敏感度将来自 LHCb、ATLAS 和 CMS 对高统计量 $B_s \to \psi\phi$ 的时间依赖角分析。