[论文解读] Constraints on R-parity violation from recent Belle/Babar data

Yee Kao, Tatsu Takeuchi|ArXiv.org|Aug 31, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 10

一句话总结

本文利用最近的Belle和Babar实验对$B\to\tau\nu$及$\tau\to\ell K_S^0$衰变的数据，对超对称中的R-奇偶性破坏耦合进行约束。通过将实验分支比与标准模型预测值比较，并引入有效场论算符，本文对$\lambda'$和$\lambda$耦合设定了新的$2\sigma$界限，相较于以往结果，某些通道的约束强度提高了两倍，尤其在$\tilde{d}_{kR}$介导的过程上效果显著。

ABSTRACT

We discuss possible constraints on R-parity violation from recently announced Belle/Babar results on the B oτνbranching fraction, and the bounds on τ^- o\ell^- K_S^0 (\ell=e or μ) from Babar.

研究动机与目标

• 利用最新的Belle和Babar对稀有$B\to\tau\nu$及$\tau\to\ell K_S^0$衰变的测量数据，推导出R-奇偶性破坏（RPV）耦合的更新约束。
• 通过整合近期实验数据，包括更新的分支比测量值和$\tau\to\ell K_S^0$衰变的新限制，改进以往的RPV约束。
• 通过模型无关的有效场论算符（涉及$C_A$和$C_P$系数）评估新物理效应在$B\to\tau\nu$衰变振幅中的影响。
• 提供$\lambda'$和$\lambda$耦合的全面$2\sigma$界限更新，特别关注$\tilde{d}_{kR}$、$\tilde{u}_{jL}$和$\tilde{e}_{kR}$介导的过程。

提出的方法

• 使用有效场论，通过涉及$C_A$和$C_P$系数的六维算符，建模R-奇偶性破坏对$B\to\tau\nu$的贡献。
• 利用Babar（$\mathcal{B}(B\to\tau\nu) = 1.2 \pm 0.4 \times 10^{-4}$）和Belle（$1.65^{+0.38}_{-0.37} \times 10^{-4}$）的实验分支比数据，约束新物理贡献。
• 将来自$\tau\to\ell K_S^0$衰变的约束（Babar对$\tau\to e K_S^0$和$\mu K_S^0$的限制）与其他低能可观测量（如$V_{ud}$、$R_\pi$、$R_\tau$、$Q_W(^{133}\mathrm{Cs})$和$A_{\mathrm{FB}}^s$）相结合。
• 基于最新的粒子物理评论（2008年版）和Babar、Belle的新数据，更新Dreiner等人（2002、2006年）先前的RPV耦合界限。
• 对单个RPV耦合进行全局拟合，获得$2\sigma$界限，综合多个可观测量的约束，并报告最严格的限制。
• 利用已知的标度定律，对非100 GeV标量粒子质量的界限进行重新标度，尤其针对$\lambda'_{23k}$和$\lambda'_{33k}$等圈图过程。

实验结果

研究问题

• RQ1 利用最新的Belle和Babar数据，$\lambda'$和$\lambda$耦合的更新$2\sigma$界限是什么？
• RQ2 新的$B\to\tau\nu$和$\tau\to\ell K_S^0$测量如何改进对$\tilde{d}_{kR}$、$\tilde{u}_{jL}$和$\tilde{e}_{kR}$介导的RPV过程的约束？
• RQ3 与以往分析相比，更新的实验分支比和限制对RPV耦合排除区域的影响有多大？
• RQ4 来自$\tau\to\ell K_S^0$衰变的约束与来自其他低能可观测量（如$R_\pi$、$R_\tau$和$Q_W(^{133}\mathrm{Cs})$）的约束相比如何？
• RQ5 包含初步的Babar $\tau$衰变数据对推导出的界限有何影响，特别是对$\lambda_{13k}$、$\lambda'_{21k}$和$\lambda'_{31k}$？

主要发现

• 中微子无双贝塔衰变的$\lambda'_{111}$的$2\sigma$界限更新为$7 \times 10^{-4}\, \tilde{q}^2 \tilde{g}^{1/2}$，反映了核矩阵元输入的改进。
• $R_{D^+}$来源的$\lambda'_{12k}$界限收紧至$0.2\, \tilde{d}_{kR}$，表明对$\tilde{d}_{kR}$介导的RPV过程约束更强。
• 对于$\lambda'_{23k}$，在$m_{\tilde{d}_{kR}} = 100\,\mathrm{GeV}$时界限为$0.45$，其他质量下呈现非线性标度。
• $\tilde{d}_{kR}$介导的耦合$\lambda'_{22k}$被约束在$0.1\, \tilde{d}_{kR}$以内，优于以往限制。
• $\tilde{e}_{kR}$介导的$\lambda_{12k}$耦合界限为$0.03\, \tilde{e}_{kR}$，$\lambda_{13k}$的界限类似，为$0.05\, \tilde{e}_{kR}$。
• 若包含初步的Babar $\tau$衰变数据，$\lambda_{13k}$、$\lambda'_{21k}$和$\lambda'_{31k}$的界限可改善约$\sim 30\%$，但最终综合界限未采用这些数据。