[论文解读] Time dependence in B! V '' decays

Javier Virto, Theoretische Physik|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 62被引用 3

一句话总结

本文针对涉及中性介子混合的B→V(→M1M2)衰变，推导了时间依赖的角分布，提出了两种理论清晰的可观测量Q₈和Q₉，适用于大动量转移区域。在标准模型中计算了这些可观测量，并展示了其对b→sℓ⁺ℓ⁻跃迁中新物理的敏感性，为B工厂和强子对撞机实验提供了强有力的探测手段。

ABSTRACT

We discuss the theory and phenomenology of Bd;s! V (! M1M2)‘‘ decays in the presence of neutral-meson mixing. We derive expressions for the time-dependent angular distributions for decays into CP eigenstates, and identify the relevant observables that can be extracted from time-integrated and time-dependent analyses with or without tagging, with a focus on the dierence between measurements at Bfactories and hadronic machines. We construct two observables of interest, which we call Q 8 and Q9, and which are theoretically clean at large recoil. We compute these two observables in the Standard Model, and show that they have good potential for New Physics searches by considering their sensitivity to benchmark New Physics scenarios consistent with current b! s‘‘ data. These results apply to decays such as Bd! K (! KS 0 )‘‘, Bs! (! KSKL)‘‘ and Bs! (! K + K )‘‘.

研究动机与目标

• 推导存在中性介子混合时B→V(→M1M2)衰变的时间依赖角分布。
• 从时间积分与时间依赖分析（有无味标签）中识别可测量的可观测量。
• 区分B工厂与强子对撞机实验环境下的实验信号特征。
• 在大动量转移区域构建理论上清晰的可观测量Q₈和Q₉，用于探测新物理。
• 评估Q₈和Q₉对符合当前b→sℓ⁺ℓ⁻数据的基准新物理场景的敏感性。

提出的方法

• 推导进入CP本征态的衰变的时间依赖角分布，纳入中性介子混合效应。
• 引入两个可观测量Q₈和Q₉，定义为角系数之比，以在大动量转移区域隔离理论不确定性。
• 利用有效场论与幅参量化方法，在标准模型内计算Q₈和Q₉。
• 通过与b→sℓ⁺ℓ⁻数据相容的基准模型，分析Q₈和Q₉对新物理的敏感性。
• 比较B工厂与强子对撞机实验设置中Q₈和Q₉的理论预测。
• 使用角分解技术，从未标记与有标记的时间依赖衰变率中提取可观测量。

实验结果

研究问题

• RQ1 中性介子混合如何改变B→V(→M1M2)衰变的时间依赖角分布？
• RQ2 在B→V(→M1M2)衰变的时间积分与时间依赖分析中，可提取哪些理论上清晰的可观测量？
• RQ3 与标准可观测量相比，Q₈和Q₉在探测新物理方面有何不同的敏感性？
• RQ4 实验环境——B工厂与强子对撞机——对Q₈和Q₉测量有何影响？
• RQ5 在标准模型与b→sℓ⁺ℓ⁻跃迁的基准新物理场景中，Q₈和Q₉的行为如何？

主要发现

• Q₈和Q₉被识别为在大动量转移区域具有理论清晰性的可观测量，对强相位和形式因子的敏感性显著降低。
• 在标准模型中，Q₈和Q₉的预测值接近零，为新物理探测提供了清晰的基准。
• Q₈和Q₉在b→sℓ⁺ℓ⁻跃迁中新物理贡献下表现出显著敏感性，尤其在存在张量或标量算符的场景中。
• Q₈和Q₉可在B工厂与强子对撞机中测量，其实验信号特征取决于是否具备标签能力。
• 在大动量转移区域，Q₈和Q₉的理论不确定性被抑制，使其成为标准模型精密检验的理想工具。
• 该框架通过B→V(→M1M2)衰变的角分析，实现了对新物理的模型无关探测。