[论文解读] Neutrino oscillation, SUSY GUT and B decay

Seungwon Baek, T. Goto+2 more|CERN Bulletin|Feb 14, 2000

Neutrino Physics Research被引用 6

一句话总结

本文研究了在具有右手中微子的超对称 SU(5) 大统一理论中，味改变中性流与轻子味破坏的现象，表明大中微子混合角可导致辐射底衰变中出现高达 30% 的时间依赖性 CP 不对称性，以及在标准模型之外显著偏离的 Bs–Bs 混合。这些效应源于通过重右手中微子耦合在右手中微子选择型超费米子和超夸克扇区中由跑代群诱导的味混合。

ABSTRACT

Effects of supersymmetric particles on flavor changing neutral current and lepton flavor violating processes are studied in the supersymmetric SU(5) grand unified theory with right-handed neutrino supermultiplets. Using input parameters motivated by neutrino oscillation, it is shown that the time-dependent CP asymmetry of radiative B decay can be as large as 30% when the $τ o μγ$ branching ratio becomes close to the present experimental upper bound. We also show that the $B_s$--$\bar{B}_s$ mixing can be significantly different from the presently allowed range in the standard model.

研究动机与目标

• 探讨具有右手中微子的超对称大统一理论对轻子味破坏与味改变中性流的影响。
• 研究中微子振荡参数（特别是第二与第三代之间的大混合）如何影响稀有 B 介子衰变与 CP 不对称性。
• 确定未来对 B→J/ψK_S 时间依赖性 CP 不对称性的测量以及 Bs–Bs 混合是否可探测标准模型之外的新物理。
• 在当前实验约束下，评估在此框架中探测 τ→μγ 及其他 LFV 过程的可行性。

提出的方法

• 构建一个包含右手中微子超多重态的超对称 SU(5) 大统一理论模型，结合见-看机制以解释小中微子质量。
• 利用从普朗克尺度到大统一尺度的跑代群演化，通过 Yukawa 耦合在超夸克与选择型轻子质量矩阵中生成味混合。
• 计算胶微子–右手中微子选择型轻子圈对 b→sγ 和 Bs–Bs 混合的贡献，特别关注 d̃R 扇区。
• 通过 κν = f_N^T Mν^{-1} f_N 将中微子 Yukawa 耦合 f_N 与低能 MSSM 中的有效 μν 耦合联系起来。
• 应用来自 μ→eγ 分支比、εK、Δmd 与 Δms/Δmd 的实验约束，以限制参数空间。
• 分析 B→J/ψK_S 中的时间依赖性 CP 不对称性 At，作为中微子混合矩阵中 CP 破坏相位 δ13 的探测工具。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 SUSY GUT 框架下，第二与第三代中的大中微子混合角是否可导致 B→J/ψK_S 衰变的时间依赖性 CP 不对称性出现可观测偏离？
• RQ2 由于右手中微子耦合的新物理贡献，Bs–Bs 混合参数 Δms/Δmd 与标准模型预测相比，最多可偏离多少？
• RQ3 当 τ→μγ 分支比接近当前实验上限时，辐射 B 衰变中时间依赖性 CP 不对称性 At 的最大可能值是多少？
• RQ4 LFV 过程（如 τ→μγ 与 μ→eγ）的预测如何依赖于中微子混合参数与右手中微子质量标度？
• RQ5 B→J/ψK_S 中的 CP 不对称性能否区分中微子混合矩阵中 CP 破坏相位 δ13 的不同取值？

主要发现

• 在 δ13 = 75° 时，B→J/ψK_S 中的时间依赖性 CP 不对称性 At 可达 0.65，显著偏离标准模型值。
• 当 τ→μγ 分支比接近当前实验上限时，τ→μγ 的分支比可达 10⁻⁸，此时辐射 B 衰变中的 CP 不对称性最高可达 30%。
• 由于右手中微子选择型轻子扇区的贡献，Δms/Δmd 的比值可相比标准模型预测增强最多 30%。
• 该模型预测了显著偏离的 Bs–Bs 混合，而无 GUT 与右手中微子相互作用的最小超引力模型则不会出现此类偏差。
• 对于大 tanβ 情况，μ→eγ 的约束会抑制偏离，但若 tanβ 较小，大混合情形下 τ→μγ 与 CP 不对称性仍可产生可观测信号。
• 由于 d̃R 混合，b→sγ 振幅的手征结构被修改，导致显著的右手中微子光子振幅，而该振幅在标准模型中被抑制。