[论文解读] CP asymmetry in flavour-specific B decays

Ulrich Nierste|ArXiv.org|Jun 26, 2004

Particle accelerators and beam dynamics参考文献 1被引用 6

一句话总结

本文给出了味特定B衰变中CP不对称性的下一阶修正QCD修正，显著降低了规afiation方案的不确定性。在标准模型中，预测 $ a^{d}_{\rm fs} = -(5.0 \pm 1.1) \times 10^{-4} $ 和 $ a^{s}_{\rm fs} = (2.1 \pm 0.4) \times 10^{-5} $，并由此得出关键副产品 $ \Delta\Gamma_{d}/\Gamma_{d} = (3.0 \pm 1.2) \times 10^{-3} $，为通过幺正三角形精确约束新物理提供了依据。

ABSTRACT

I first discuss the phenomenology of a^q_fs (q=d,s), which is the CP asymmetry in flavour-specific B_q decays such as B_d -> X l^+ nu-bar_l or B_s -> D_s^- pi^+. a^q_fs can be obtained from the time evolution of any untagged B_q decay. Then I present recently calculated next-to-leading-order QCD corrections to a_fs^q, which reduce the renormalisation scheme uncertainties significantly. For the Standard Model we predict a^d_fs=-(5.0 +/- 1.1)*10^(-4) and a^s_fs= (2.1 +/-0.4)*10^-5. As a by-product we determine the ratio of the width difference in the B_d system and the average B_d width to (Delta Gamma_d)/Gamma_d = (3.0 +/- 1.2)*10^(-3) at next-to-leading order in QCD.

研究动机与目标

• 通过下一阶修正QCD修正，减少味特定B衰变中CP不对称性 $ a^{q}_{\rm fs} $ 的规afiation方案不确定性。
• 为 $ a^{d}_{\rm fs} $ 和 $ a^{s}_{\rm fs} $ 提供精确的标准模型预测，其对新物理相位敏感。
• 在下一阶修正下确定 $ \Delta\Gamma_{d}/\Gamma_{d} $ 的比值，提高 $ B_d $ 混合参数的精度。
• 评估 $ a^{d}_{\rm fs} $ 对幺正三角形约束的影响，特别是在 $ (\bar{\rho}, \bar{\eta}) $ 平面中。

提出的方法

• 使用重夸克展开（HQE）系统地展开 $ \Gamma_{12}^{q} $，展开参数为 $ \Lambda_{\rm QCD}/m_b $ 和 $ \alpha_s(m_b) $。
• 对 $ B_q \to f $ 衰变振幅应用下一阶修正QCD修正，降低 $ a^{q}_{\rm fs} $ 的方案依赖性。
• 采用 $ B_q \!-\! \overline{B}_q $ 混合的正式方法，使用质量矩阵 $ M^q $ 和宽度矩阵 $ \Gamma^q $，对角化后得到 $ B_{q,L} $ 和 $ B_{q,H} $ 的本征态。
• 从 $ \Gamma_{12}^{q}/M_{12}^{q} $ 的虚部推导出 $ a^{q}_{\rm fs} $，其与 $ \Delta\Gamma_q / \Delta M_q \cdot \tan\phi_q $ 相关。
• 利用幺正三角形参数 $ \beta $ 和 $ R_t $，将 $ a^{d}_{\rm fs} $ 表示为 $ \sin\beta $ 和 $ R_t $ 的函数，数值输入来自全局拟合。
• 通过 $ -{\rm Re}(\Gamma_{12}^{q}/M_{12}^{q}) $ 计算 $ \Delta\Gamma_q / \Delta M_q $，得到 $ \Delta\Gamma_d / \Gamma_d = (3.0 \pm 1.2) \times 10^{-3} $。

实验结果

研究问题

• RQ1 下一阶修正QCD修正如何影响 $ a^{d}_{\rm fs} $ 和 $ a^{s}_{\rm fs} $ 的理论不确定性？
• RQ2 标准模型中 $ a^{d}_{\rm fs} $ 的精确预测值是多少，它如何约束幺正三角形？
• RQ3 在下一阶修正下 $ \Delta\Gamma_d / \Gamma_d $ 的值是多少，它与 $ B_d $ 混合参数有何关系？
• RQ4 鉴于 $ a^{s}_{\rm fs} $ 在标准模型中被强烈抑制，它如何作为新物理的探针？
• RQ5 当 $ \Delta M_s $ 无法测量时，$ a^{s}_{\rm fs} $ 的符号测量能否减少 $ \phi_s $ 的两重歧义？

主要发现

• 下一阶修正QCD修正显著降低了 $ a^{q}_{\rm fs} $ 的规afiation方案不确定性，提升了理论精度。
• 标准模型中预测的 $ a^{d}_{\rm fs} $ 值为 $ -(5.0 \pm 1.1) \times 10^{-4} $，其对 $ \sin\beta $ 和 $ R_t $ 有强依赖性。
• 在 $ B_s $ 系统中，$ a^{s}_{\rm fs} = (2.1 \pm 0.4) \times 10^{-5} $，进一步受 $ \lambda^2 \approx 0.05 $ 抑制，使其对新物理高度敏感。
• 在下一阶修正下，预测 $ \Delta\Gamma_d / \Gamma_d $ 为 $ (3.0 \pm 1.2) \times 10^{-3} $，与 $ \Delta\Gamma_s / \Delta M_s $ 一致。
• 对 $ a^{d}_{\rm fs} $ 的测量在 $ (\bar{\rho}, \bar{\eta}) $ 平面中约束了幺正三角形，NLO下精度得到提升。
• 未来对 $ a^{s}_{\rm fs} $ 的测量可能通过确定 $ \sin\phi_s $ 的符号，解决当 $ \Delta M_s $ 不可测时 $ \phi_s $ 的两重歧义。