[论文解读] $η'$ production in B-decays: Standard Model vs. New Physics

Alexander L. Kagan, Alexey A. Petrov|ArXiv.org|Jul 15, 1997

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 9

一句话总结

本文研究了B介子衰变中的η′产生，将标准模型（SM）的预测与新物理模型的预测进行比较。研究发现，仅靠SM的因子化机制无法解释B → η′Xs中观测到的高产生率，必须依赖多种贡献的‘混合’；然而，具有15%分支比的b → sg跃迁的新物理模型可自然地解释实验数据，且不违反稀有衰变的约束，为η′的产生率及其对CP破坏的影响提供了有力解释。

ABSTRACT

Standard model factorization can account for the large rate for $B^\pm o η' K^\pm$. The large rate for $B o η' X_s$ is more problematic and requires a ``cocktail'' solution. Individual contributions from factorization, $b o η' s g$, and ``intrinsic charm'' fall significantly short of the observed rate. In contrast, the observed $η'$ yields are easily explained in models with $B(b o sg) \sim 15%$. Factorization can account for the entire semi-inclusive $η'$ yield without violating rare decay constraints. Implications for CP violation are discussed.

研究动机与目标

• 为了理解B衰变中η′产生率较大的原因，特别是半包容衰变如B → η′Xs中的现象。
• 评估标准模型是否可通过因子化和已知衰变模式解释观测到的η′产额。
• 评估新物理模型（特别是具有增强b → sg跃迁的模型）是否能在不违反现有稀有衰变约束的前提下解释实验数据。
• 探讨此类模型对B衰变过程中CP破坏的影响。

提出的方法

• 分析标准模型通过因子化机制在B → η′K±衰变中对η′产生的贡献。
• 评估B → η′Xs衰变中b → η′s g penguin图和‘内在粲’机制的单独贡献。
• 考虑b → sg跃迁分支比较大（B(b → sg) ≈ 15%）的模型，作为观测到的η′产额的统一解释。
• 将理论预测与实验数据进行比较，确保与B → K*μ⁺μ⁻等稀有B衰变的约束一致。
• 评估此类模型对η′产生衰变中CP破坏不对称性的影响。
• 使用现象学论证和有效场论技术建模新物理贡献，而无需引入新的轻度自由度。

实验结果

研究问题

• RQ1 标准模型能否单独解释B → η′Xs衰变中的高产生率？
• RQ2 为何单独的标准模型贡献（因子化、b → η′s g penguin、内在粲）均不足以解释观测到的η′产额？
• RQ3 具有显著b → sg分支比（≈15%）的新物理模型能否在不违反稀有衰变约束的前提下解释η′产生率？
• RQ4 此类模型如何影响涉及η′的B衰变中的CP破坏可观测量？
• RQ5 是否存在一个SM与新物理贡献一致的‘混合’方案，能与实验数据吻合？

主要发现

• 标准模型的因子化机制可解释B± → η′K±衰变中的高产生率。
• 半包容衰变B → η′Xs的产生率无法仅由b → η′s g penguin或内在粲机制等单独的SM贡献解释。
• 仅将多种SM贡献组合成‘混合’方案仍不足以解释B → η′Xs中观测到的η′产额。
• 具有B(b → sg) ≈ 15%分支比的模型能自然解释观测到的η′产额，且不违反稀有B衰变的约束。
• 此类模型可在标准模型框架内解释全部半包容η′产额，无需在振幅中引入额外的新物理。
• 该模型还对CP破坏具有影响，暗示在η′产生衰变中可能观测到可观测效应。