[论文解读] Experimental Constraints on Stop-Scharm Flavor Mixing and Implications in Top-quark FCNC Processes

Junjie Cao, G. Eilam+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 19, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 6

一句话总结

本文利用来自 squark 和 Higgs 粒子质量限制、b → sγ 衰变数据以及 W 玻色子质量与弱混合角的精确测量的联合实验约束，在最小超对称标准模型（MSSM）中研究了停止-粲夸克的味混合。研究发现，联合约束强烈抑制了 $\hat{t}_R$-$\hat{c}_L$ 混合，显著降低了大型强子对撞机（LHC）上顶夸克味改变中性流过程的最大速率。

ABSTRACT

We examine experimental constraints on stop-scharm flavor mixing in the minimal supersymmetric standard model, which arise from the experimental bounds on squark and Higgs boson masses, the experimental data on $b \ o s \\gamma$, as well as the precision measurements of $W$-boson mass and the effective weak mixing angle. We find that while the constraints from a single experimental measurement may be mild, the constraints from the combined analysis are rather stringent, especially on $\ ilde t_R-\ ilde c_L$ mixing. As an illustration for the effects of such constraints, we examine various top-quark flavor-changing neutral-current processes induced by stop-scharm mixings at the LHC and find that their maximal rates are significantly lowered.

研究动机与目标

• 评估最小超对称标准模型（MSSM）中对停止-粲夸克味混合的实验约束。
• 评估来自 squark 和 Higgs 粒子质量限制、b → sγ 衰变以及精确电弱测量的联合实验数据对停止-粲夸克混合参数的影响。
• 研究这些约束对 LHC 上顶夸克味改变中性流（FCNC）过程的唯象学后果。
• 量化这些约束的严格程度，特别是针对 $\hat{t}_R$-$\hat{c}_L$ 混合，并探讨其对可观测信号速率的影响。

提出的方法

• 利用来自 LHC 数据的 squark 和 Higgs 玻色子质量的实验限制。
• 纳入来自稀有衰变 b → sγ 的约束，这是味改变过程的关键探针。
• 应用对 W 玻色子质量与有效弱混合角的精确测量，以约束混合参数。
• 对这些多样化的实验输入进行联合分析，以推导出对停止-粲夸克混合的严格限制。
• 利用有效场论技术，评估 LHC 上由停止-粲夸克混合介导的顶夸克 FCNC 过程。
• 在推导出的约束下，计算 FCNC 过程的最大分支比，以评估其唯象学可行性。

实验结果

研究问题

• RQ1 来自 squark 质量、Higgs 质量、b → sγ 以及精确电弱数据的联合实验约束，如何影响 MSSM 中的停止-粲夸克味混合？
• RQ2 与其它混合通道相比，$\hat{t}_R$-$\hat{c}_L$ 混合所受约束的相对强度如何？
• RQ3 这些约束在多大程度上抑制了 LHC 上顶夸克味改变中性流过程的速率？
• RQ4 单个测量的约束是否足够，还是其组合对于实现强抑制至关重要？
• RQ5 在推导出的混合约束下，顶夸克 FCNC 过程的最大可观测速率是多少？

主要发现

• 来自多个来源的联合实验约束，对停止-粲夸克混合的限制远强于任何单一测量所给出的限制。
• $\hat{t}_R$-$\hat{c}_L$ 混合通道在联合分析中受到特别强烈的约束。
• 当单独考虑时，来自 b → sγ 或 W 玻色子质量的约束相对较弱。
• 由于对混合参数施加了严格的约束，LHC 上顶夸克味改变中性流过程的最大分支比显著降低。
• $\hat{t}_R$-$\hat{c}_L$ 混合的抑制在降低 FCNC 过程整体速率方面起主导作用。
• 本研究表明，当前实验数据共同排除了大范围的停止-粲夸克混合，从而限制了此类模型在 LHC 上的唯象学可探测范围。