[论文解读] Impact of Right-handed Strange-beauty Squark on b s Transitions

W.-S. Hou, Makiko Nagashima|ArXiv.org|Feb 14, 2006

Evolutionary Psychology and Human Behavior被引用 4

一句话总结

本文研究了在具有近似阿贝尔味对称性的超对称模型中，右手中性奇异-底夸克 squark（$\tilde{s}_R\tilde{b}_R$ 混合）对 $b \to s$ 稀有衰变的影响。结果表明，当 $\tilde{sb}_1$ 和 gluino 的质量分别为 500–800 GeV 和 700–900 GeV 时，近最大混合可在 $B_s$ 混合和 $B_d \to K^{*}\gamma$ 中产生显著的 CP 破坏，尽管 $B_d \to \phi K_S$ 中的信号减弱，这些效应仍可在 LHC 上被探测到。

ABSTRACT

As the hint for CP violating new physics in B-> phi Ks has weakened, we reconsider the possibility of near maximal mixing between ilde s_R- ilde b_R squarks. Such a right-handed strange-beauty squark \widetilde{sb}_{1} can be realized by combining supersymmetry with an approximate Abelian flavor symmetry, and comes with a unique new CP violating phase from right-handed quark mixing. Naturally heavy strange-beauty squark and gluino, of order 0.5 to 1 TeV, are easily accommodated by recent time-dependent CP violation measurements in Bd -> phi K^0 and pi^0 K^0. Because of near maximal mixing, even with such heavy masses, the \widetilde{sb}_{1} and ilde g can still strongly impact on Bs mass difference and generate CP violation in the mixing, which can still be probed at Tevatron Run II. But if the scenario is realized, the LHC will provide definitive information on the new CP phase, and possibly discover the \widetilde{sb}_{1} squark. Time-dependent CP violation in Bd -> K^{*0} gamma can be probed at the future B factory upgrades. Other b -> s decays influenced by large right-handed dynamics are also discussed.

研究动机与目标

• 在 $B_d \to \phi K_S$ 中新物理的实验信号减弱后，重新评估右手中性奇异-底夸克 squark（$\\tilde{sb}_1$）在 $b \to s$ 衰变中的作用。
• 探索在超对称理论中，近似最大 $\tilde{s}_R$–$\tilde{b}_R$ squark 混合在近似阿贝尔味对称性下的可行性。
• 确定能够解释 $b \to s$ 衰变中残余 CP 破坏信号的 $\tilde{sb}_1$ 和 gluino（$\tilde{g}$）的质量范围。
• 评估 LHC 和未来 $B$-工厂升级在探测新 CP 破坏相位及发现 $\tilde{sb}_1$ squark 方面的潜力。

提出的方法

• 构建一个具有近似阿贝尔味对称性的超对称模型，该模型自然导致右手中性奇异夸克与底夸克 squark 之间的近最大混合。
• 从 $\tilde{s}_R$–$\tilde{b}_R$ 扇区的右手中性夸克混合中识别出一个独特的新的 CP 破坏相位 $\sigma$。
• 通过圈图诱导的 $b \to s$ 衰变，计算 $\tilde{sb}_1$ 和 $\tilde{g}$ 对 $B_s$ 质量差（$\Delta m_{B_s}$）和混合中 CP 破坏（$\sin 2\Phi_{B_s}$）的影响。
• 利用有效场论中的强子矩阵元和形式因子，评估 $B_d \to K^{*}\gamma$ 中的时间依赖 CP 破坏。
• 使用更新的 $\mathcal{S}_{\phi K_S}$ 和 $\mathcal{S}_{\pi^0 K_S}$ 实验数据来约束模型参数。
• 应用色电偶极算符形式化方法，计算 $B \to PP$、$VP$ 和 $VV$ 衰变的 $\widetilde{S}_f$，并引入形式因子和动量依赖项。

实验结果

研究问题

• RQ1 即使初始异常信号减弱，具有近最大混合的右手中性奇异-底夸克 squark 是否仍能解释 $B_d \to \phi K_S$ 中残余的 CP 破坏？
• RQ2 与当前 $b \to s$ 衰变中 CP 破坏测量一致的 $\tilde{sb}_1$ 和 $\tilde{g}$ 的允许质量范围是什么？
• RQ3 $\tilde{sb}_1$ 和 $\tilde{g}$ 如何影响 $B_s$ 混合和 $B_s$ 混合中的 CP 破坏？这些效应是否可在 LHC 上被探测？
• RQ4 $B_d \to K^{*}\gamma$ 中的时间依赖 CP 破坏在多大程度上可探测该模型中的新 CP 破坏相位？
• RQ5 LHC 是否能够最终验证或发现 $\tilde{sb}_1$ squark 及其相关的 CP 破坏相位？

主要发现

• 该模型预测了来自 $\tilde{s}_R$–$\tilde{b}_R$ squark 扇区右手中性夸克混合的新 CP 破坏相位 $\sigma$。
• 当 $m_{\tilde{sb}_1} \simeq 500{-}800$ GeV 且 $m_{\tilde{g}} \simeq 700{-}900$ GeV 时，该模型在 1–2 TeV 的 SUSY 能标范围内保持自然，避免了精细调节。
• $\tilde{sb}_1$ 和 $\tilde{g}$ 显著影响 $\Delta m_{B_s}$ 和 $\sin 2\Phi_{B_s}$，使 $B_s$ 混合成为 LHCb 的关键探测对象。
• 未来 $B$-工厂升级有望探测到 $B_d \to K^{*}\gamma$ 中的时间依赖 CP 破坏。
• LHC 预计将提供关于新 CP 相位的决定性信息，甚至可能发现 $\tilde{sb}_1$ squark。
• 尽管 $\mathcal{S}_{\phi K_S}$ 的信号异常减弱，该模型依然可行，因为 $\mathcal{S}_{\pi^0 K_S}$ 和 $\Delta m_{B_s}$ 中的残余偏差表明新物理信号仍在持续。