[论文解读] The $b o sl^+ l^{-1}$ Anomalies And Their Implications For New Physics

Sébastien Descotes–Genon, Javier Virto+2 more|arXiv (Cornell University)|May 19, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 22被引用 5

一句话总结

本文利用LHCb、CMS和ATLAS的数据，对b → sℓ⁺ℓ⁻衰变中的威尔逊系数进行了全局拟合，发现新物理贡献存在强烈证据（超过4σ），特别是C9呈现较大的负值，同时区分了高能标新物理与QCD效应。此外，研究还发现对轻子味非普遍性的偏好，即新物理仅与μ子耦合。

ABSTRACT

Recently, the LHC has found several anomalies in exclusive semileptonic b --> s l^+ l^- decays. In this proceeding, we summarize the most important results of our global analysis of the relevant decay modes. After a discussion of the hadronic uncertainties entering the theoretical predictions, we present an interpretation of the data in terms of generic new physics scenarios. To this end, we have performed model-independent fits of the corresponding Wilson coefficients to the data and have found that in certain scenarios the best fit point is prefererred over the Standard Model by a global significance of more than 4{\sigma}. Based on the results, the discrimination between high-scale new physics and low-energy QCD effects as well as the possibility of lepton-flavour universality violation are discussed.

研究动机与目标

• 研究观测到的b → sℓ⁺ℓ⁻衰变异常（包括P′₅、RK和Bs → φμ⁺μ⁻偏差）的起源。
• 确定这些异常是否源于新物理，或源于魅夸克圈等低能QCD效应。
• 评估轻子味 universality 破坏在解释RK异常中的可行性。
• 使用最新实验数据，对威尔逊系数C′₉、C′₁₀和C′₇进行模型无关的全局拟合。
• 通过q²相关的拟合，区分高能标新物理与非微扰QCD修正的贡献。

提出的方法

• 对LHCb、CMS和ATLAS在专属b → sℓ⁺ℓ⁻衰变中的实验数据，进行威尔逊系数C′₉、C′₁₀和C′₇的全局拟合。
• 采用改进的技术估算强子形式因子（格点QCD和轻cone求和规则）以及非微扰魅夸克圈的不确定性。
• 在QCD中应用大动量对称性，以减少低q²区域的形式因子依赖性。
• 对C′₉在q²区间内进行逐箱拟合，以检验其q²无关性，这是新物理的特征。
• 进行双参数拟合，允许新物理对μ⁺μ⁻和e⁺e⁻的耦合独立，以检验轻子味 universality 破坏。
• 在拟合中考虑理论与实验的相关性，以提高统计稳健性。

实验结果

研究问题

• RQ1 单一新物理对威尔逊系数C′₉的贡献是否能解释多个b → sℓ⁺ℓ⁻衰变模式中的观测异常？
• RQ2 P′₅可观测量中观测到的异常是否与q²无关的新物理贡献一致，或更可能是q²相关的QCD效应？
• RQ3 RK异常是否指向轻子味 universality 破坏，即新物理更倾向于与μ子耦合？
• RQ4 数据能否区分高能标新物理与低能QCD效应（如魅夸克圈）？
• RQ5 最佳拟合的新物理情景相对于标准模型的显著性如何？

主要发现

• 对威尔逊系数的全局拟合显示，新物理相对于标准模型的偏好显著性超过4σ。
• 最佳拟合情景偏好C′₉有较大的负贡献，且在多个衰变模式（包括B → K*μ⁺μ⁻和Bs → φμ⁺μ⁻）中一致。
• 对C′₉的逐箱拟合显示在各q²区间内保持一致，支持q²无关的新物理贡献，而非QCD效应。
• 数据不支持用q²相关的魅夸克圈解释异常，因为拟合更偏好各区间内C′₉为常数。
• RK异常（0.745 ± 0.090⁻⁰.⁰⁷⁴）无法仅由QCD效应解释，指向轻子味非普遍性。
• 双参数拟合更偏好新物理仅与μ⁺μ⁻耦合（对电子“排斥”）的场景，相比普遍耦合情形，SM拟合优度提升约0.5σ。