[论文解读] Hadronic vs leptonic flavor and CP violation in SUSY SO(10)

Sebastian Jäger, Ulrich Nierste|ArXiv.org|Oct 27, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 6

一句话总结

本文研究了一个超对称SO(10)大统一理论（SUSY SO(10)）模型，其中大角度的大气中微子混合在右手上/下底夸克和奇异夸克扇区诱导了显著的味违反。通过跑动方程演化，这导致了$B_s$-$\overline{B}_s$混合和$BR(\tau \to \mu\gamma)$的显著贡献，后者受到实验限制，而$B_d \to \phi K_S$可能表现出可观测的CP破坏效应。

ABSTRACT

We study hadronic and leptonic flavor physics in a SUSY SO(10) model proposed by Chang, Masiero, and Murayama, which links b -> s transitions to the observed large atmospheric neutrino mixing angle. We find large effects in B_s-B_s-bar mixing and BR(tau -> mu gamma) and comment on B_d -> phi K_S.

研究动机与目标

• 探讨SUSY SO(10)中大角度的大气中微子混合如何在强子扇区诱导可观测的味改变效应。
• 分析CMM模型的味结构对$B_s$-$\overline{B}_s$混合和$\tau\to\mu\gamma$衰变速率的影响。
• 在$BR(\tau\to\mu\gamma)$和$B_d \to \phi K_S$ CP不对称性的实验约束下，评估该模型的可行性。
• 确定该模型是否由于右手上/下标量夸克混合中的未约束相位，而预测$B_s$衰变中存在大的CP破坏效应。

提出的方法

• 该模型使用涉及普朗克质量与希格斯场的维度5超势，生成有效Yukawa耦合，将中微子混合与夸克味跃迁联系起来。
• 求解跑动方程（RGEs）以计算软质量的跑动，由于顶夸克Yukawa耦合导致标量费米子质量非简并。
• 右手上/下标量夸克混合角由PMNS矩阵决定，大角度的大气中微子混合$|U_{\mu3}| \approx |U_{\tau3}| \approx 1/2$在$\tilde{b}_R$和$\tilde{s}_R$中诱导了显著的混合。
• 通过计算胶微子与标量夸克的圈图，评估$B_s$-$\overline{B}_s$混合振幅，威尔逊系数通过RGE改进的匹配获得。
• 使用有效场论技术计算$\tau\to\mu\gamma$衰变振幅，包括来自中性ino和带电Higgs圈图的贡献，且包含$\mu$-参数。
• 对$B_d \to \phi K_S$应用QCD因子化，以识别主要的SUSY贡献，主要来自胶磁偶极矩跃迁算符。

实验结果

研究问题

• RQ1 CMM模型中的大角度大气中微子混合是否会导致$B_s$系统中可观测的味改变效应？
• RQ2 胶微子-标量夸克圈图在多大程度上增强了$B_s$-$\overline{B}_s$混合，使其超出标准模型？
• RQ3 该SUSY SO(10)模型中$BR(\tau\to\mu\gamma)$的预测值是多少？与实验上限相比如何？
• RQ4 该模型能否在$B_s$衰变中产生大的CP破坏相位？这些是否与$\tau\to\mu\gamma$的约束相容？
• RQ5 $B_d \to \phi K_S$中的SUSY贡献有多大？能否解释时间依赖CP不对称性中$\sin(2\beta)$的偏差？

主要发现

• 由于大角度的大气中微子混合和胶微子-标量夸克圈图中的强耦合，CMM模型使$B_s$-$\overline{B}_s$混合增强至标准模型的16倍。
• $\tau\to\mu\gamma$的分支比预测值较大，在$(m_{\tilde{q}}, a_d)$平面上的等高线显示其值接近$10^{-7}$，受Belle实验上限$1.1 \times 10^{-7}$的约束。
• 混合参数$\Lambda_3 \approx 1/2$的相位未受约束，导致$B_s \to \psi\phi$和$B_s \to \psi\eta^{(\prime)}$衰变中可能存在显著的CP破坏效应。
• $B_d \to \phi K_S$衰变主要受到胶磁偶极矩跃迁算符的SUSY贡献，可能对标准模型振幅产生${\cal O}(1)$的修正。
• 该模型预测$B_d \to \phi K_S$的时间依赖CP不对称性与$\sin(2\beta)$存在显著偏差，尽管该结果仍需与$\tau\to\mu\gamma$的约束相协调。
• 尽管存在许多新参数，该模型仍具有预测能力，因为味对称性和RGEs固定了Yukawa矩阵和软质量的结构。