[论文解读] Complementarity of Bs→μ+μ− and B→Kℓ+ℓ− in New Physics searches

Damir Bečirević, Nejc Košnik+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 13被引用 3

一句话总结

该论文展示了B→Kℓ+ℓ−衰变模式可为b→s夸克跃迁中的新物理（NP）提供模型无关的互补约束，基于首次精确的全三组形式因子（f₀, f₊, f_T）的格点QCD结果。该研究推导出标量和伪标量算符复耦合常数的精确限制，增强了对新物理的探测灵敏度，尤其在Bs→μ+μ−模式灵敏度较低的情况下。

ABSTRACT

Abstract This year, LHC provided a very stringent bound on Br ( B s → μ + μ − ) , bringing it closer to the value predicted by the Standard Model (SM). B s → μ + μ − was believed to be the golden mode at LHCb to find SUSY because a large enhancement was expected in the regime of moderate and large values of tan β. Other scenarios are still possible and a correlation with other decay channels is needed. We show that a complementary information on New Physics (NP) can be obtained model-indepedently from the B → K l + l − decay mode. We provide a prediction Br ( B → K l + l − ) based on the first lattice QCD results for all three relevant form factors, f 0 , + ( q 2 ) and f T ( q 2 ) . We were then able to provide the model-independent bounds on the complex couplings to scalar and pseudoscalr operators in the b → s sector.

研究动机与目标

• 探索超越Bs→μ+μ−模式的新物理（NP）约束，针对b→s夸克跃迁。
• 利用B→Kℓ+ℓ−衰变中全部三个形式因子（f₀, f₊, f_T）的首次格点QCD结果。
• 在有效哈密顿量中推导标量和伪标量算符复耦合常数的模型无关约束。
• 提高对新物理情景的探测灵敏度，特别是在Bs→μ+μ−灵敏度较低的场景中，如低tanβ或非SUSY模型。

提出的方法

• 采用格点QCD计算B→Kℓ+ℓ−衰变中的形式因子f₀(q²)、f₊(q²)和f_T(q²)。
• 利用包含非标准标量和伪标量算符的有效哈密顿量构建衰变振幅。
• 应用Bs→μ+μ−的测量分支比以约束新物理算符的威尔逊系数。
• 使用全局拟合框架提取b→s区段中复耦合常数的约束。
• 通过避免对新物理媒介粒子质量或量子数的假设，实现模型无关分析。

实验结果

研究问题

• RQ1 B→Kℓ+ℓ−衰变如何为b→s跃迁中的新物理提供模型无关的约束？
• RQ2 B→Kℓ+ℓ−中形式因子的首次格点QCD结果对新物理探测灵敏度有何影响？
• RQ3 标量和伪标量耦合常数的约束与Bs→μ+μ−相比如何？
• RQ4 在哪些新物理情景下，B→Kℓ+ℓ−比Bs→μ+μ−更敏感？

主要发现

• f₀、f₊和f_T形式因子的首次格点QCD结果使得B→Kℓ+ℓ−分支比的预测更加精确，理论不确定性显著降低。
• 推导出标量和伪标量算符复耦合常数的模型无关约束，为新物理提供了稳健的探测手段，超越标准模型。
• B→Kℓ+ℓ−模式在新物理探测中提供了互补的灵敏度，尤其在Bs→μ+μ−灵敏度较低的场景中，如低tanβ或非SUSY模型。
• 该分析表明，Bs→μ+μ−与B→Kℓ+ℓ−衰变之间的相互作用显著增强了区分不同新物理情景的能力。