Can we reach the Zeptouniverse with rare K and B_{s,d} decays?
Andrzej J. Buras, Dario Buttazzo, Jennifer Girrbach-Noe, Robert Knegjens
备注：
43 pages, 10 figures, 6 tables; new section on the role of heavy neutral scalars in reaching Zeptouniverse added; clarifying comments and references added
大型强子对撞机将直接探测短至10^{-19}m的距离尺度，对应于几TeV水平的能量尺度。为了在未来的高能对撞机出现之前达到更高的分辨率，有必要考虑新物理学（NP）的间接探测，一个主要的例子是Delta F=2中性介子混合过程，它对更短的距离尺度敏感。然而，仅仅Δ F=2过程并不能告诉我们很多关于NP的结构，而不仅仅是LHC尺度。例如，为了确定左手（LH）或右手（RH）性质的新夸克味道变化动力学的存在，Delta F=1罕见衰变过程的补充结果至关重要。因此，我们解决的重要问题是，NP是否可以看到高达200 TeV的能量尺度，对应的距离小至10^{-21}m -Zeptouniverse -在罕见的K和B_{s,d}衰变，受目前的Δ F=2的限制和微扰。我们特别关注重Z规范玻色子。如果仅限于与夸克的LH或RH Z'耦合，我们发现罕见的K衰变，特别是KL-> pi ^0 nu nubar和K^+->pi^+ nu nubar，使我们能够探测Zeptouniverse。另一方面，罕见的B_s和B_d衰变，其中接受更强的Δ F=2的约束，使我们能够达到约15 TeV。允许LH和RH耦合的Δ F=2的限制是可能的，我们发现，NP效应，可以发现的最大值的M_Z'是一致的微扰耦合的K衰变约为2000 TeV和160 TeV的罕见的B_{s,d}衰变。最后，我们提出了一个简单的想法，间接确定M_Z'，可以实现在下一个线性e^+e^-或μ ^+ μ ^-对撞机和未来精确的味道数据。
英文摘要：
The Large Hadron Collider will directly probe distance scales as short as 10^{-19}m, corresponding to energy scales at the level of a few TeV. In order to reach even higher resolutions before the advent of future high-energy colliders, it is necessary to consider indirect probes of New Physics (NP), a prime example being Delta F=2 neutral meson mixing processes, which are sensitive to much shorter distance scales. However Delta F=2 processes alone cannot tell us much about the structure of NP beyond the LHC scales. To identify for instance the presence of new quark flavour-changing dynamics of a left-handed (LH) or right-handed (RH) nature, complementary results from Delta F=1 rare decay processes are vital. We therefore address the important question of whether NP could be seen up to energy scales as high as 200 TeV, corresponding to distances as small as 10^{-21}m -- the Zeptouniverse -- in rare K and B_{s,d} decays, subject to present Delta F=2 constraints and perturbativity. We focus in particular on a heavy Z' gauge boson. If restricted to purely LH or RH Z' couplings to quarks, we find that rare K decays, in particular KL-> pi^0 nu nubar and K^+->pi^+ nu nubar, allow us to probe the Zeptouniverse. On the other hand rare B_s and B_d decays, which receive stronger Delta F=2 constraints, allow us to reach about 15 TeV. Allowing for both LH and RH couplings a loosening of the Delta F=2 constraints is possible, and we find that the maximal values of M_Z' at which NP effects that are consistent with perturbative couplings could be found are approximately 2000 TeV for K decays and 160 TeV for rare B_{s,d} decays. Finally we present a simple idea for an indirect determination of M_Z' that could be realised at the next linear e^+e^- or mu^+ mu^- collider and with future precise flavour data.
我讨论了$b \to s γ$，$b \to s \ell^+ \ell^-$衰变的理论和经验状态，以及它们的未来前景。我强调的是那些在罕见的$b$衰变中的可观测量，它们有可能建立新的物理学，并区分标准模型的扩展。我简要地回顾了目前的模型，电弱对称性破缺，所有这些都可以携带有趣的味道特点与$b$物理实验。
Rare Z-decay into light CP-odd Higgs bosons: a comparative study in different new physics models
各种新的物理模型预测了一种轻CP奇希格斯玻色子（标记为$a$），并为Z玻色子开辟了新的衰变模式，如$Z \to \bar{f} f a$，$Z\to aγ$和$Z\to aaa$，这些模式可以在ILC的GigaZ选项中进行探索。在这项工作中，我们研究了这些罕见的衰变在几个新的物理模型，即类型II的两个Higgs二重态模型（类型II 2HDM），轻子特定的两个Higgs二重态模型（L2HDM），近最小超对称标准模型（nMSSM）和次最小超对称标准模型（NMSSM）。我们发现，在目前的实验所允许的参数空间，分支比可以达到$10^{-4}$的$Z \to \bar{f} f a $（$f=b,τ$），$10^{-9}$的$Z\to aγ$和$10^{-3}$的$Z\to aaa$，这意味着衰变$Z \to \bar{f} f a$和$Z \to a a a$可能是在GigaZ选项访问。此外，由于不同的模型预测不同的模式的分支比，这些罕见的衰变在千兆位的测量可以用来区分模型。
The flavor-changing rare top decays $t\to c V V$ in topcolor-assisted technicolor theory
在顶色辅助的人工色（TC 2）理论框架下，我们计算了标量（中性顶介子$π_{t}^{0}$和顶希格斯粒子$h_{t}^{0}$）对变味稀有顶衰变$t\to c V V$（V= W，g，$γ$或Z）的贡献.我们的研究结果表明，$h_{t}^{0}$可以提高标准模型$B_{r}^{SM}(t\longrightarrow cWW)$的几个数量级的参数空间。当顶希格斯粒子的质量在$2m_{W}$和$m_{t}$之间时，分支比共振峰出现。分支比$ B_{r}(t\to c W W)$可在窄范围内达到$ 10^{-3}$。
Low scale Seesaw model and Lepton Flavor Violating Rare B Decays
本文在一个由共振轻子生成激发的低尺度单重Majorana中微子的跷跷板模型中研究了轻子味数违反稀有B衰变$b \to s l_h^{\pm} l_l^{\mp}$。本文详细研究了TeV尺度下包含两个几乎简并单重态中微子的包含衰变$ b \to s l_h^{\pm} \bar{l_l}^{\mp} $的分支比。我们发现存在一类跷跷板模型，其中$ b \to s τμ$和$τ\to μγ$的分支分数可以分别达到$10^{-10}$和$10^{-9}$，而不与中微子数据中的中微子混合和中微子质量平方差、$Z$的不可见衰变宽度以及$Br(μ\to e γ)$的现有极限相冲突.
Over-abundant gamma-like signals around Solar disk shadows by twin bent and smeared muon and electron pairs secondaries, versus rare local TeV gamma
Rome University 1（罗马第一大学）；Gubkin University（古布金大学）；University of Durham（杜伦大学）；Southern Federal University（南联邦大学）；National Research Nuclear University MEPhI（莫斯科国立核研究大学MEPhI）；Virtual Institute of Astroparticle physics（虚拟高能天体物理研究所）
Rare Decay of the Top t->c l lbar and Single Top Production at International Linear Collider
本文在单圈水平上，对标准模型、双Higgs双重模型（I和II）和MSSM中的变味中性流稀有顶夸克衰变t-> cl+l-和t->c nu_i bar nu_i进行了全面详细的分析。所有模型的分支比都非常小，为O（10^-14），除了无约束MSSM的情况，在无约束MSSM中，e+e-和nu_i bar nu_i的分支比可以达到O（10^-6），tau+ tau-的分支比可以达到O（10^-5）。这个分支比与t-> cV，cH的分支比相当。我们还研究了e+e-> tcbar中的单顶产生率和前后不对称性，并评论了这种信号在国际直线对撞机上的可观测性。
Neutral top-pion and the rare top decays $t\to c l_{i} l_{j}$
我们在顶色辅助人工色（$TC2$）模型的框架下研究了稀有顶衰变$t\to c l_{i} l_{j}(l=τ,μ,or e)$。我们发现，中性的top-pion $π_{t}^{0}$可以产生显着的贡献，这些过程通过改变味道耦合$π_{t}^{0} \bar{t} c$和$π_{t}^{0} l_{i} l_{j}$。对于$π_{t}^{0}$质量$m_{π_{t}}=150 GeV$和参数$ε=0.08$，分支比$Br$（t）-$\to c ττ)$可以达到$7.1\times10^{-7}$。考虑到过程$μ\to e γ$的当前实验极限对$TC2$模型的自由参数的约束，我们发现$Br$（$t\to c τμ$）$\approx$ $Br$（$t\to c τe$）的值在1.8 $\times10^{-10}\sim1.7\times10^{-8}$的范围内.
在第四代夸克模型SM 4中研究了夸克能级跃迁$ b \to s$控制下的$Λ_b$重子的稀有衰变。最近的研究表明，作为标准模型的一个简单推广，SM4可以成功地解释$B$和$B_s$介子CP破坏参数中的几个异常现象。我们发现，在这个模型中，由于额外的贡献来自重$t'$夸克的环，分支比和其他观测值在罕见的$Λ_b$衰变偏离其SM值显着。其中一些模式是在LHCb实验的范围内，寻找这样的通道是有争议的。
Probing new physics in rare decays of b-flavored Hadrons $b\to s γ$ in CMSSM/mSUGRA SUSY SO (10) theories
本文介绍了b强子的B（$ b\rightarrow s γ$）分支分数的最新测量结果，它是新物理学超越标准模型的又一标志。夸克跃迁$ b \rightarrow s $、$ b \rightarrow d $在标准模型中不会发生在树的层次上，因为Z玻色子不会与不同味的夸克耦合。本文给出了在标准模型的约束最小超对称扩展（CMSSM）中夸克跃迁$ b \rightarrow s $的当前边界，其中有三个独立的软超对称破缺参数$ m_{0} $，$ m_{1/2} $和$ A_{0} $.最近对B（$ b\rightarrow s γ$）、B（$ b_{s}\rightarrow μ^{+}μ^{-}$）的限制，最近在LHC测量到的希格斯质量值、$ M_{h} $、来自反应堆数据的$θ_{13}$值以及希格斯分支比对新物理学模型，特别是超对称性，设置了非常强的限制。自从大型强子对撞机（LHCb）实验开始为这些衰变提供各种可观测数据以来，这项研究的新时代已经开始。这里提出的mSUGRA/CMSSM模型的结果可能会获得超对称性，即使在超出LHC的直接到达的尺度和验证这些理论在下一次运行的LHC的可行性也进行了探讨。
