[论文解读] Non-decoupling effects of the heavy T in the B0(d,s) - anti- B0(d,s) mixing and rare K and B decays

Andrzej J. Buras, Anton Poschenrieder+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 25, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用 10

一句话总结

该论文识别出在最小希格斯模型中存在显著的非解耦效应，其中重的顶夸克伙伴（T）通过双T盒图增强B⁰_d,s–B̄⁰_d,s混合，其贡献与x_T = m_T²/M_W²呈线性比例，而非对数比例。当x_L ≈ 0.95且f/v = 5–15时，该贡献使短距离函数S增加最多56%，从而抑制V_td，并使ΔM_s和Br(B_s→μ⁺μ⁻)相比SM预测最多增强66%。

ABSTRACT

We point out that in the case of a heavy top quark T, present in the Littlest Higgs model (LH), and the t-T mixing parameter x_L > 0.90 the contribution to B^0_{d,s}-\bar B^0_{d,s} mixing from box diagrams with two T exchanges cannot be neglected. Although formally O(v^4/f^4) with v = 246 GeV and f > 1 TeV, this contribution increases linearly with x_T = m_T^2/M^2_W and with x_T = O(f^2/v^2) constitutes effectively an O(v^2/f^2) correction. For x_L ~ 1, this contribution turns out to be more important than the genuine O(v^2/f^2) corrections. In particular it is larger than the recently calculated O(v^2/f^2) contribution of box diagrams with a single T exchange that increases only logarithmically with x_T. For x_L = 0.95 and f/v = 5,10,15, the short distance function S governing the B^0_{d,s}-\bar B^0_{d,s} mixing mass differences \Delta M_{d,s} receives 56%, 15% and 7% enhancements relative to its Standard Model (SM) value, implying a suppression of the CKM element V_td and an enhancement of \Delta M_s. The short distance functions X and Y, relevant for rare K and B decays, increase only logarithmically with x_T. With the suppressed V_td, K->\pi u\bar u and B_d->\mu^+\mu^- decays are only insignificantly modified with respect to the SM, while the branching ratio Br(B_s->\mu^+\mu^-) receives 66%, 19% and 9% enhancements for x_L = 0.95 and f/v = 5,10,15, respectively. Similar enhancement is found for Br(B_s->\mu\bar\mu)/Br(B_d->\mu\bar\mu).

研究动机与目标

• 研究重顶夸克伙伴（T）在最小希格斯模型中对B⁰_d,s–B̄⁰_d,s混合的影响。
• 评估尽管双T盒图贡献在形式上为O(v⁴/f⁴)，但在x_L > 0.90时是否仍保持显著。
• 将双T贡献的大小与单T盒图的典型O(v²/f²)修正进行比较。
• 在CKM参数被修正的条件下，评估其对稀有K和B衰变（特别是K→πνν̄和B→μ⁺μ⁻）的影响。
• 量化由于V_td被抑制和混合增强，B_s→μ⁺μ⁻分支比的增强程度。

提出的方法

• 分析涉及两个T夸克的B⁰_d,s–B̄⁰_d,s混合中的盒图，计算其对短距离函数S的贡献。
• 评估双T贡献的标度行为，其随x_T = m_T²/M_W²线性增加，与单T贡献的对数标度形成对比。
• 将双T贡献与标准O(v²/f²)修正进行比较，表明当x_L ≈ 1时其占主导地位。
• 利用关系式x_L = m_T²/f²，将结果以f/v表示，其中f > 1 TeV且v = 246 GeV。
• 计算ΔM_d,s的等效威尔逊系数S以及稀有衰变的X、Y，纳入因抑制而修正的V_td。
• 将所得参数应用于计算B_s→μ⁺μ⁻和B_d→μ⁺μ⁻的分支比，并与SM预期进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 当顶夸克伙伴较重且x_L > 0.90时，双T盒图如何影响B⁰_d,s–B̄⁰_d,s混合？
• RQ2 两个T交换的O(v⁴/f⁴)贡献是否可能非解耦，并超过标准O(v²/f²)修正？
• RQ3 双T贡献对短距离函数S及由此产生的ΔM_d,s的定量影响是什么？
• RQ4 由于S增强导致的V_td被抑制，对稀有K和B衰变（如K→πνν̄和B_d→μ⁺μ⁻）有何影响？
• RQ5 对于固定x_L ≈ 0.95，不同f/v比值下，Br(B_s→μ⁺μ⁻)相比SM增强了多少？

主要发现

• 当x_L = 0.95且f/v = 5时，双T盒图贡献使短距离函数S相比SM值增强56%。
• 当f/v = 10和15时，S的增强分别降至15%和7%，这是由于f⁻²依赖关系所致。
• CKM矩阵元V_td的抑制是S增强的直接结果，S增强导致ΔM_s增加，并影响稀有衰变振幅。
• 与SM相比，Br(B_s→μ⁺μ⁻)在f/v = 5时增强66%，在f/v = 10时增强19%，在f/v = 15时增强9%。
• Br(B_s→μ⁺μ⁻)/Br(B_d→μ⁺μ⁻)也受到显著增强，与B_s混合贡献更大一致。
• 由于V_td被抑制，K→πνν̄和B_d→μ⁺μ⁻衰变仅受到微不足道的修正，因为其振幅对这一变化不甚敏感。