[论文解读] Three Lectures of Flavor and CP violation within and Beyond the Standard Model

Stefania Gori|arXiv (Cornell University)|Oct 9, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 67被引用 3

一句话总结

本文全面概述了标准模型及其之外的味物理与CP破坏，重点讨论了有效场论、最小味破坏（Minimal Flavor Violation）以及新物理模型（如两希格斯双重模型和超对称）的相关内容。文章强调了LHCb与Belle II实验在稀有B介子衰变和顶夸克味改变耦合方面的重要实验约束，并指出低能味物理观测可探测高能尺度的新物理。

ABSTRACT

These notes are based on the lectures I gave at the 2015 European School of High-Energy Physics (ESHEP2015). I discuss 1) flavor physics within the Standard Model, 2) effective field theories and Minimal Flavor Violation, 3) flavor physics in theories beyond the Standard Model and "high energy" flavor transitions of the top quark and of the Higgs boson. As a bi-product, I present the most updated constraints from the measurements of B_s -> mu^+mu^-, as well as I discuss the most recent development in the LHC searches for top flavor changing couplings.

研究动机与目标

• 为味物理与标准模型及其之外的CP破坏提供教学性导论。
• 探讨有效场论与最小味破坏原理在约束新物理中的作用。
• 分析顶夸克与希格斯玻色子的味改变耦合作为LHC上新物理的探针。
• 呈现来自稀有衰变（如Bs →μ⁺μ⁻）和顶夸克味转变的最新实验约束。
• 强调低能味测量与高能对撞机新物理搜索之间的互补性。

提出的方法

• 使用有效场论技术积分掉重的新物理自由度，在标准模型拉格朗日量中生成高维算符。
• 应用最小味破坏（MFV）假设来约束味改变中性流（FCNC），并抑制树图层次的味破坏。
• 通过标准模型的全局味对称性及其通过Yukawa耦合的自发破缺来分析味结构。
• 利用LHC运行I的数据和当前实验限制，评估顶夸克与希格斯玻色子味改变耦合的约束。
• 回顾LHCb、Belle、Babar以及ATLAS/CMS在稀有B衰变、轻子味 universality 检验和希格斯味破坏衰变方面的实验结果。
• 将理论预测与实验数据进行比较，尤其关注BR(Bs →μ⁺μ⁻)、B →K(⁎)μμ的角观测量，以及B →D(⁎)τν异常。

实验结果

研究问题

• RQ1 味改变中性流在标准模型中如何产生，为何其受到如此强烈的抑制？
• RQ2 当前对稀有B衰变（如Bs →μ⁺μ⁻、B →K(⁎)μμ）的实验测量在多大程度上偏离标准模型预测？
• RQ3 低能味可观测量对两希格斯双重模型和超对称等新物理模型施加了何种约束？
• RQ4 顶夸克与希格斯玻色子的味改变耦合如何作为TeV尺度新物理的探针？
• RQ5 希格斯玻色子在味物理谜题中扮演什么角色，其对不同费米子世代的耦合如何揭示新物理？

主要发现

• Bs →μ⁺μ⁻衰变的分支比在95%置信水平下被约束为BR(Bs →μ⁺μ⁻) < 3.2 × 10⁻⁹，与标准模型预测一致。
• LHCb在Bd →K⁎μμ衰变的角观测量中观测到异常，提示可能偏离标准模型预期。
• BR(B →Kμμ)/BR(B →Kee)的测量显示与轻子味 universality 存在2.5σ的张力，暗示可能存在新物理。
• B →Dτν衰变的分支比与标准模型预测存在2–3σ的偏离，Belle与Babar报告了增强的分支比。
• 目前LHC对顶夸克味改变耦合（如t →cH、t →cZ、t →cγ）的搜索设定了BR(t →cH) < 10⁻⁴和BR(t →cZ) < 10⁻⁴的上限。
• 希格斯味破坏衰变如h →τμ和h →τe目前仍与标准模型预期一致，尚未观测到显著信号。