[论文解读] Overview of constraints on new physics in rare B decays

David M. Straub|arXiv (Cornell University)|May 28, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 14被引用 9

一句话总结

本文通过b→s跃迁的维尔斯特定律系数，对罕见B衰变进行了模型无关的分析，以约束新物理（NP）的影响。结合包含衰变和选择性衰变的测量结果，对新物理贡献设定了严格限制，尤其排除了高tanβ超对称等模型中标量/赝标量算符的大幅增强，同时表明半轻衰变算符在未来新物理信号探测中仍具可行性。

ABSTRACT

Recent improved measurements of B decays probing the b->s flavour-changing neutral current have put strong constraints on flavour violation beyond the Standard Model. This talk reviews a model-independent analysis of these decays, which allows to put constraints on dimension-six Delta(F)=1 effective operators. These constraints can be used in turn to test the flavour structure of any theory beyond the SM.

研究动机与目标

• 为涉及b→s味改变中性流的罕见B衰变中的新物理提供一个模型无关的约束框架。
• 利用b→sℓ⁺ℓ⁻、b→sγ和Bs→μ⁺μ⁻衰变的实验数据，约束有效哈密顿量算符的维尔斯特定律系数。
• 通过将预测与当前实验界限比较，检验各种新物理模型（尤其是具有大tanβ或右手中性流的模型）的可行性。
• 识别未来实验中探测非标准CP破坏和右手中性流的最敏感观测量。
• 在不同新物理情景下，预测未来Bs→μ⁺μ⁻分支比和B→K*μ⁺μ⁻低q²角观测量的允许范围。

提出的方法

• 构建一个包含磁、半轻衰变和（伪）标量类型的ΔF=1维度六有效算符的唯象哈密顿量，以维尔斯特定律系数C_i和C'_i参数化。
• 利用B→Xsγ、B→Xsℓ⁺ℓ⁻、B→K*μ⁺μ⁻、B→Kμ⁺μ⁻和Bs→μ⁺μ⁻的实验数据，约束复数维尔斯特定律系数C_7、C_9、C_10及其手征性翻转对应项C'_7、C'_9、C'_10。
• 通过结合包含分支比、前后向不对称性和角分布的包含和选择性衰变可观测量，进行全局拟合。
• 分析在不同新物理模型（如MFV、SM4、SUSY）下，BR(Bs→μ⁺μ⁻)与BR(Bd→μ⁺μ⁻)之间的相关性，以评估模型的可行性。
• 使用95%置信水平（C.L.）和2σ约束，确定维尔斯特定律系数复平面上的允许区域。
• 通过计算在不同新物理情景下BR(Bs→μ⁺μ⁻)和低q²角观测量（A7、A8、A9、S3）的允许范围，预测未来探测灵敏度。

实验结果

研究问题

• RQ1 当前罕见B衰变测量对b→s跃迁中新物理的最强约束是什么？
• RQ2 最近对Bs→μ⁺μ⁻分支比的限制如何影响高tanβ超对称及其他新物理模型的可行性？
• RQ3 当前数据在多大程度上能约束半轻衰变算符中的非标准CP破坏或右手中性流？
• RQ4 在B→K*μ⁺μ⁻中，哪些可观测量对新物理最敏感，特别是低q²区域？
• RQ5 在通用新物理情景下，未来Bs→μ⁺μ⁻和B→K*μ⁺μ⁻角观测量的预测允许范围是什么？

主要发现

• 最近LHCb对BR(Bs→μ⁺μ⁻) < 3.2×10⁻⁹（95% C.L.）的限制强烈排除了标量或赝标量算符的大幅增强，从而排除了高tanβ超对称模型中大部分参数空间。
• NP对C_10或C'_10的贡献最多只能将BR(Bs→μ⁺μ⁻)增强至5.6×10⁻⁹，表明半轻衰变算符在新物理信号探测中仍具可行性。
• C_7、C_9和C_10的实部被约束在与标准模型一致的范围内，95% C.L.下未观察到显著符号反转，表明标准模型很可能主导低能效应。
• 维尔斯特定律系数的虚部比实部约束更弱，因为只有相位对齐的新物理才能在分支比和CP平均可观测量中与标准模型振幅发生干涉。
• 在存在非标准CP破坏时，低q²角CP不对称性A7和A8可分别达到±35%和±20%；而右手中性流可使S3达到±15%。
• 在通用新物理情景下，BR(Bs→μ⁺μ⁻)在95% C.L.下被预测为<5.5×10⁻⁹，表明当前限制刚刚开始探测半轻衰变新物理贡献。