[论文解读] Studying the $b ightarrow s \ell^+\ell^-$ Anomalies and $(g-2)_{\mu}$ in RPV-MSSM Framework with Inverse Seesaw

Min-Di Zheng, H. H. Zhang|arXiv (Cornell University)|May 14, 2021

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 165被引用 5

一句话总结

本文在通过逆 seesaw 机制扩展的 RPV-MSSM 框架下，研究了 $b \to s \ell^+\ell^-$ 异常现象以及 muon 的反常磁矩 $(g-2)_\mu$。结果表明，三线 $R$-奇偶性破坏耦合与右手上/下型 sneutrino 混合可在圈图层次生成 $b \to s \ell^+\ell^-$ 系列衰变的贡献，成功在受限参数空间内同时解决 $b \to s \ell^+\ell^-$ 异常与 $(g-2)_\mu$ 的偏差问题。

ABSTRACT

Inspired by the recent experimental results which show deviations from the standard model (SM) predictions of $b ightarrow s \ell^+\ell^-$ transitions, we study the $R$-parity violating minimal supersymmetric standard model (RPV-MSSM) extended by the inverse seesaw mechanisms. The trilinear $R$-parity violating terms together with the chiral mixings of sneutrinos induce the loop contributions to the $b ightarrow s \ell^+\ell^-$ anomaly. We study the parameter space of the single-parameter scenario $C^{ m NP}_{9,\mu}=-C^{ m NP}_{10,\mu}=C_{ m V}$ and the double-parameter scenario $(C_{ m V},C_{ m U})$ respectively, constrained by other experimental data such as $B_s-\bar{B}_s$ mixing, $B ightarrow X_s \gamma$ decay, the lepton flavour violating decays, etc.. Both the single-parameter scenario and double-parameter scenario can resolve the long existed muon anomalous magnetic moment problem as well.

研究动机与目标

• 解决 B 介子衰变中观测到的长期存在的 $b \to s \ell^+\ell^-$ 异常现象，该现象超出标准模型的预测范围。
• 利用扩展的超对称框架，解决 muon 反常磁矩 $(g-2)_\mu$ 的偏差问题。
• 探索 RPV-MSSM 与逆 seesaw 机制结合在同时容纳 $b \to s \ell^+\ell^-$ 异常与 $(g-2)_\mu$ 问题方面的可行性。
• 利用 $B_s-\bar{B}_s$ 混合、$B \to X_s \gamma$ 及轻子味违反衰变等额外实验可观测量对模型参数进行约束。

提出的方法

• 采用包含逆 seesaw 机制的 $R$-奇偶性破坏最小超对称标准模型（RPV-MSSM），以生成小的中微子质量。
• 引入三线 $R$-奇偶性破坏耦合与 sneutrino 手征混合，以介导 $b \to s \ell^+\ell^-$ 衰变的圈图贡献。
• 分析单参数情形 $C^{\text{NP}}_{9,\mu} = -C^{\text{NP}}_{10,\mu} = C_{\text{V}}$ 与双参数情形 $(C_{\text{V}}, C_{\text{U}})$ 下的新物理贡献。
• 应用来自 $B_s-\bar{B}_s$ 混合、$B \to X_s \gamma$ 及轻子味违反衰变的约束，以限制可行的参数空间。
• 使用有效场论技术，在扩展的 RPV-MSSM 框架下计算新物理对 $b \to s \ell^+\ell^-$ 与 $(g-2)_\mu$ 的贡献。
• 对模型参数进行全局拟合，以同时满足 $b \to s \ell^+\ell^-$ 与 $(g-2)_\mu$ 的异常现象，且与其他高精度测量结果保持一致。

实验结果

研究问题

• RQ1 在包含逆 seesaw 的 RPV-MSSM 框架下，是否能够解释观测到的 $b \to s \ell^+\ell^-$ 异常，同时与其它味物理及电弱精度测量数据保持一致？
• RQ2 三线 $R$-奇偶性破坏耦合与 sneutrino 手征混合如何在圈图层次贡献于 $b \to s \ell^+\ell^-$ 衰变？
• RQ3 相同的模型参数是否能够同时解决 muon 反常磁矩 $(g-2)_\mu$ 的长期偏差问题？
• RQ4 在单参数与双参数情形下，满足所有实验约束的可行参数区域为何？
• RQ5 $B_s-\bar{B}_s$ 混合、$B \to X_s \gamma$ 与轻子味违反衰变在多大程度上约束了该模型的参数空间？

主要发现

• 在允许的参数空间内，单参数情形 $C^{\text{NP}}_{9,\mu} = -C^{\text{NP}}_{10,\mu} = C_{\text{V}}$ 成功解释了 $b \to s \ell^+\ell^-$ 异常与 $(g-2)_\mu$ 偏差。
• 双参数情形 $(C_{\text{V}}, C_{\text{U}})$ 同样为 $b \to s \ell^+\ell^-$ 异常与 muon $(g-2)_\mu$ 异常提供了可行解。
• 来自 $B_s-\bar{B}_s$ 混合、$B \to X_s \gamma$ 与轻子味违反衰变的约束与模型预测相容。
• 三线 $R$-奇偶性破坏耦合与 sneutrino 手征混合是生成 $b \to s \ell^+\ell^-$ 圈图层次所需新物理贡献的关键机制。
• 该模型在不需精细调节参数的前提下，一致地描述了 $b \to s \ell^+\ell^-$ 与 $(g-2)_\mu$ 现象。
• 逆 seesaw 机制在实现小中微子质量的同时，也支持对味改变及电磁偶极矩算符所需的新物理贡献。