[论文解读] Vector Quark Model and $B$ Meson Radiative Decay

Chia-Hung V. Chang, Darwin Chang+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 16, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 2

一句话总结

本文在向量夸克模型中研究了 B → Xsγ 的辐射衰变，其中 CKM 矩阵的非幺正性通过向量夸克与普通夸克之间的混合诱导出味改变的中性流。在包含领先对数 QCD 修正的情况下，研究发现实验观测到的分支比对向量夸克混合角施加了与 B → Xµ¯µ 相当严格的约束，从而加强了该模型作为标准模型最小扩展的可行性。

ABSTRACT

We study the B meson radiative decay B → Xsγ in the vector quark model. Deviation from the Standard Model arises from the non-unitarity of the charged current KM matrix and related new FCNC interactions. We establish the relation between the non-unitarity of charged current mixing matrix and the mixing among the vector quark and the ordinary quarks. We also make explicitly the close connection between this nonunitarity and the flavor changing neutral currents. The complete calculation including leading logarithmic QCD correction is carefully carried out. Using the most updated data and the NLO theoretical calculation, the branching fraction of the observed B meson radiative decay places a limit on the mixing angles as stringent as that from the process B → Xµ¯µ. A simple extension of Standard Model (SM) is to enlarge the particle content by adding vector quarks, whose right-handed and left-handed components transform in the same way under the weak SU(2)×U(1) gauge group. This extension is acceptable because the anomalies

研究动机与目标

• 探讨规范电流混合矩阵中的非幺正性对 B 介子辐射衰变的影响。
• 建立向量夸克混合与味改变中性流（FCNC）之间的直接联系。
• 在向量夸克模型中对 B → Xsγ 分支比完成完整的 NLO QCD 修正计算。
• 利用最新的 B → Xsγ 实验数据对向量夸克混合角施加约束。
• 评估通过引入在弱 SU(2)×U(1) 下变换相同的向量夸克来扩展标准模型的可行性。

提出的方法

• 形式化向量夸克模型，其中向量夸克的右手和左手分量在弱规范群下具有相同的变换性质。
• 推导包含向量夸克混合和非幺正 CKM 矩阵贡献的 B → Xsγ 有效哈密顿量。
• 使用跑代群技术计算衰变振幅的领先对数 QCD 修正。
• 通过改进的当前代数框架，将 CKM 矩阵的非幺正性与向量夸克和标准夸克之间的混合联系起来。
• 建立非幺正参数与味改变中性流强度之间的定量联系。
• 将理论预测与最新的 B → Xsγ 分支比实验测量结果进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在向量夸克混合和 B → Xsγ 衰变的背景下，CKM 矩阵的非幺正性如何体现？
• RQ2 向量夸克混合与味改变中性流的产生之间存在何种明确联系？
• RQ3 领先对数 QCD 修正如何影响向量夸克模型中 B → Xsγ 分支比？
• RQ4 B → Xsγ 的实验约束在多大程度上限制了向量夸克与标准夸克之间的混合角？
• RQ5 在向量夸克模型中，B → Xsγ 的约束与 B → Xµ¯µ 的约束相比如何？

主要发现

• 在向量夸克模型中，CKM 矩阵的非幺正性通过与向量夸克的混合导致了有效的味改变中性流。
• 包含领先对数 QCD 修正后，对 B → Xsγ 分支比的理论预测具有一致性和高精度。
• B → Xsγ 的观测分支比对向量夸克混合角的约束精度与 B → Xµ¯µ 相当。
• 向量夸克模型提供了一个可行的标准模型扩展，其避免了因左右手分量变换性质相同而引起的异常。
• 该模型预测在稀有 B 衰变中存在可观测的偏离标准模型的效应，特别是在辐射衰变和轻子衰变模式中，这些效应现已被数据严格约束。