[论文解读] Confronting LQ with observed sign anomaly in $A_{cp}( au ightarrow K_{s} \pi u_{ au})$

Lobsang Dhargyal|arXiv (Cornell University)|May 2, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 13被引用 5

一句话总结

本文提出一种标量轻子偶素（LQ）模型，其张量耦合具有主导的虚部，以解释 $A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$ 中观测到的CP不对称性异常，该异常偏离标准模型2.7σ。该模型在1σ范围内拟合实验数据，同时满足CLEO和Belle的约束，但要求对Yukawa耦合和标量轻子偶素质量进行微调。

ABSTRACT

Babar collaboration has reported an intriguing opposite sign in the integrated decay rate asymmetry $A_{cp}( au ightarrow K_{s} \pi u_{ au})$ than that of SM prediction from the known $K^{0}$ - $\bar{K^{0}}$ mixing. Babar's result deviate from the SM prediction by about 2.7$\sigma$. If the result stands with higher precision in the future experiments, the observed sign anomaly in the $A_{cp}( au ightarrow K_{s} \pi u_{ au})$ can most likely come only from a NP. In this work we confront this and other observations with the simplest of baryon and lepton number conserving LQ type of new physics. Assuming the real part of the NP tensorial coupling is negligible compare to its imaginary part and with $A_{cp}( au ightarrow K_{s} \pi u_{ au})$ and $Br( au ightarrow K_{s} \pi u_{ au})$ as data points to fit the imaginary part of the NP coupling, we have been able to fit the result within 1$\sigma$ of the experimental values. We also show that our model can satisfy the other experimental bounds on imaginary part of the Yukawa coupling constant from CLEO and recent Belle measurements although quite a high level of fine tunning among the Yukawa coupling constants and masses of the scalar leptoquarks is required.

研究动机与目标

• 解释标准模型预测与实验观测之间在 $A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$ 中出现的2.7σ偏差。
• 探讨该异常是否可由一个同时守恒重子数和轻子数的轻子偶素（LQ）模型解释。
• 确定是否可通过新物理张量耦合的非零虚部来解释观测到的符号异常。
• 利用CLEO和Belle对Yukawa耦合常数的测量结果，检验该模型的实验约束。

提出的方法

• 假设一个守恒重子数和轻子数的标量轻子偶素模型。
• 聚焦于新物理张量耦合的虚部，假设实部可忽略不计。
• 以实验测得的 $A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$ 和 $Br(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$ 作为输入数据，拟合耦合的虚部。
• 应用CLEO和Belle测量结果对Yukawa耦合常数施加约束。
• 进行全局拟合，以确定虚部耦合和标量轻子偶素质量的可行参数空间。
• 评估为满足所有约束条件，Yukawa耦合与轻子偶素质量之间所需的微调程度。

实验结果

研究问题

• RQ1 具有主导虚部张量耦合的轻子偶素模型能否解释 $A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$ 中观测到的CP不对称性异常？
• RQ2 为拟合实验测得的 $A_{cp}$ 和分支比，新物理耦合的虚部所需幅度和相位为何？
• RQ3 CLEO和Belle测量结果对模型的可行性有何影响？
• RQ4 为满足所有实验约束，Yukawa耦合与轻子偶素质量之间需要多大程度的微调？
• RQ5 观测到的 $A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$ 中的符号异常是否与标准模型的最小轻子偶素扩展一致？

主要发现

• 该模型在1σ范围内成功拟合了实验测得的 $A_{cp}(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$。
• 在拟合参数空间内，分支比 $Br(\tau \to K_S \pi \nu_\tau})$ 也与实验数据一致。
• 该模型满足CLEO和近期Belle测量对Yukawa耦合常数的约束。
• 为满足所有实验约束，Yukawa耦合与标量轻子偶素质量之间需要高度微调。
• 新物理张量耦合虚部的主导性对于重现观测到的符号异常至关重要。
• 在新物理耦合实部可忽略的假设下，该模型为该异常提供了可行的解释。