[论文解读] Effect of H^\\pm on D^\\pm_s\ o \\mu^\\pm\ u and D^\\pm_s\ o \ au^\\pm\ u

A. G. Akeroyd|arXiv (Cornell University)|Aug 26, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 6被引用 10

一句话总结

本文研究了在标准模型之外的模型中，带电希格斯玻色子（H±）如何通过与W±玻色子的破坏性干涉，使D±s →μ±νμ和D±s →τ±ντ衰变的分支比降低10–15%。该效应由比值R = tanβ/mH±和奇异夸克与粲夸克质量比ms/mc决定，其影响超过CLEO-c实验预期的2–3%精度，意味着在将格点QCD对fDs的预测与实验测量进行比较时，必须考虑H±的贡献。

ABSTRACT

We investigate the effect of a charged Higgs boson (H^\\pm) on the decays D^\\pm_s\ o \\mu^\\pm\ u and D^\\pm_s\ o \ au^\\pm\ u, which will be measured with high precision at forthcoming CLEO-c. We show that a H^\\pm can suppress the branching ratios by 10% \ o 15% from the Standard Model prediction, and we emphasize that such contributions should not be overlooked when comparing lattice calculations of f_{D_s} to the values obtained from these decays.

研究动机与目标

• 评估带电希格斯玻色子（H±）对D±s →μ±νμ和D±s →τ±ντ纯轻子衰变的影响。
• 量化H±贡献是否可能超过CLEO-c实验预期的精度。
• 强调若在与格点QCD预测比较时忽略H±效应，从实验提取fDs时存在误读风险。
• 评估比值Rμ = BR(D±s →μ±νμ)/BR(D± →μ±νμ)对新物理的敏感性，特别是对H±的敏感性。
• 强调H±在D±s衰变中的效应受B± →τ±ντ衰变限制约束，且在B衰变中亦会显现。

提出的方法

• 使用树图级D±s →l±νl衰变振幅，包含W±与H±贡献之间的干涉。
• 应用包含衰变常数fDs、轻子质量ml和CKM矩阵元|Vcd|的宽度部分公式。
• 引入抑制因子rs = [1 − R²m²Dq(mq/mc)]²，其中R = tanβ/mH±，mDq为Ds介子质量。
• 对rs在R和ms/mc下的数值分析，使用ms/mc ∈ [0.06, 0.15]，且R ≤ 0.4 GeV⁻¹，由B± →τ±ντ约束得出。
• 将H±引起的抑制效应与CLEO-c实验预期的2–3%误差及格点fDs的理论误差进行比较。
• 分析比值Rμ = BR(D±s →μ±νμ)/BR(D± →μ±νμ)作为新物理探针的潜力，指出其理论不确定性小于4%。

实验结果

研究问题

• RQ1 带电希格斯玻色子是否能在标准模型之外显著抑制D±s →μ±νμ和D±s →τ±ντ衰变的分支比？
• RQ2 H±引起的抑制是否大于CLEO-c实验预期的2–3%不确定性？
• RQ3 抑制因子rs如何依赖于ms/mc比值和参数R = tanβ/mH±？
• RQ4 鉴于其高理论精度和对H±效应的敏感性，Rμ是否可作为探测新物理的工具？
• RQ5 H±在D±s衰变中的效应是否与B± →τ±ντ衰变的约束一致？

主要发现

• 带电希格斯玻色子可使D±s →μ±νμ和D±s →τ±ντ的分支比最多抑制15%，当R = 0.4 GeV⁻¹时，抑制幅度为10–15%。
• 由于ms/mc比值不可忽略，H±引起的抑制在D±s衰变中最强，而在D±衰变中可忽略不计。
• H±引起的抑制（10–15%）超过CLEO-c实验预期的2–3%精度，因此可被探测到。
• 当ms/mc最大（0.15）且R = 0.4 GeV⁻¹时，抑制因子rs降至0.83，表明与标准模型存在显著偏离。
• 比值Rμ受相同rs因子影响，且由于其理论不确定性小于4%，因此成为探测新物理的敏感探针。
• B± →τ±ντ衰变的约束将R限制在≤ 0.4 GeV⁻¹，确保H±效应保持在可测量范围内。