Нарушение лептонной универсальности в распаде B→Dlν

Что обнаружено

В течение последних лет данные BaBar и Belle по распадам B-мезонов на D-мезоны и лептон-нейтринную пару стали указывать на любопытную аномалию. В экспериментах измеряются следующие отношения вероятностей: \[ R = {B(\bar B \to D \tau^-\bar \nu) \over B(\bar B \to D \mu^-\bar \nu)}\,, \quad R^* = {B(\bar B \to D^{*} \tau^-\bar \nu) \over B(\bar B \to D^{*} \mu^-\bar \nu)}\,.\] Мезоны D и D* имеют одинаковый кварковый набор, но отличаются спинами (спин 0 для D-мезона и спин 1 для D*), поэтому вероятности распадов тоже различаются. Благодаря лептонной универсальности слабого взаимодействия, эти числа предсказываются очень точно в рамках: RSM = 0,297±0,017 и R*SM = 0,252±0,003. Однако эксперименты, и в особенности BaBar, дают результаты для R и R* существенно выше ожиданий, словно указывая на нарушение лептонной универсальности.

Недавно в игру вступила и коллаборация LHCb. Ее первое измерение дало: R* = 0,336±0,027±0,030. Это число, взятое отдельно, само по себе отличается от СМ на 2,1σ. Если же его объединить с данными BaBar и Belle, то совокупное расхождение со СМ достигает .

Результаты измерений трех экспериментов на плоскости (R, R*)

Результаты измерений трех экспериментов на плоскости (R, R*). Результат LHCb представляет собой полосу, а не эллипс, поскольку величину R эта группа не измерила. Красным эллипсом показано объединение результатов, выполненное группой HFAG. Розовый эллипс — предсказание СМ. Источник

Комментарии

Сентябрь 2015. Аномалии в распаде B→Dlν — это вещь более серьезная, чем в другом полулептонном распаде, на K-мезон и лептоны, в котором тоже наблюдается подозрительное отклонение от лептонной универсальности. Распад на K-мезон вызван кварковым превращением b→s, который протекает с большим трудом, за счет петлевых диаграмм (уловно говоря, СМ не любит кварковые превращения без изменения электрического заряда). Поэтому такой распад происходит редко, а его расчет включает много тонкостей.

Диаграмма, ответственная за распад B→Dlν в Стандартной модели, через W-бозон, или в моделях Новой физики, через заряженный хиггсовский бозон

Диаграмма, ответственная за распад B→Dlν в Стандартной модели, через W-бозон, или в моделях Новой физики, через заряженный хиггсовский бозон.

Распад на D-мезоны, напротив, самый обычный, вызванный превращением b→c. Если здесь наблюдаются отклонения за счет Новой физики, это эти новые эффекты должны быть достаточно сильными. Это может быть, например, заряженный хиггсовский бозон или другие заряженные частицы. Но тогда эта Новая физика должна будет проявляться и в других процессах. Придумать модель, которая одновременно объясняет R и R* и при этом не противоречит другим экспериментам, задача нетривиальная.

С точки зрения эксперимента, этот результат LHCb — вообще самое первое измерение на адронном коллайдере какого-либо процесса, в котором какой-либо прелестный адрон распадается на лептоны. Раньше считалось, что адронным коллайдерам такой анализ не под силу. В этом смысле LHCb прыгнул выше собственной головы, поскольку в его научную программу такие измерения изначально не закладывались. Это также означает, что от LHCb можно ждать усовершенствования методики и новых, более точных измерений.

Ссылки

Экспериментальные данные


Популярные сообщения



0
Написать комментарий

    Элементы

    © 2005-2017 «Элементы»