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电偶极矩作为 $B$ 反常的探针

Electric Dipole Moments as Probes of $B$ Anomaly

Syuhei Iguro, Teppei Kitahara

备注：
12 pages, 8 figures, 1 table; v2: typos in the code fixed, discussion of scalar LQ added, references added; v3: version accepted for publication in Physical Review D
发表信息：
Phys.Rev.D 110 (2024) 7, 075008
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AI总结：

本文指出当前 $R_{D^{(\ast)}}$ 反常更倾向于 $CP$ 破坏相互作用，并证明轻子夸克模型能预测具有特定大小和符号的中子、质子及电子电偶极矩，可作为未来实验的关键指标。

摘要：

在 $\mathcal{B}({\bar{B}} \to D^{(\ast)} l \barν)$ 中对轻子味普适性（LFU）的测量表明，在 3-4$σ$ 水平上与标准模型预测存在显著偏差，揭示了 LFU 的破坏（$R_{D^{(\ast)}}$ 反常）。已知 $R_{D^{(\ast)}}$ 反常可以很容易地被一个主要与第三代费米子耦合的 $SU(2)_L$-单态矢量轻子夸克（LQ）所容纳，其存在进一步受到部分规范统一的推动。通常，这样的轻子夸克自然会在轻子夸克相互作用中引入额外的 $CP$ 破坏相。在本文中，我们指出尽管 $\mathcal{B}({\bar{B}} \to D^{(\ast)} l\barν)$ 是 $CP$ 守恒的可观测量，但当前的 $R_{D^{(\ast)}}$ 反常更倾向于 $CP$ 破坏相互作用。$CP$ 破坏的轻子夸克预测了相当大尺寸的底夸克电偶极矩（EDM）、色电偶极矩，以及陶轻子电偶极矩。最终在低能下，核子和电子的电偶极矩会被辐射诱导产生。因此，我们得出结论，带有 $SU(2)_L$-单态矢量轻子夸克的 $R_{D^{(\ast)}}$ 反常提供了独特的预测：符号相反且大小为 $\mathcal{O}(10^{-27})\\,e$cm 的中子和质子电偶极矩，以及被抑制的电子电偶极矩。此外，我们展示了在同样能够容纳 $R_{D^{(\ast)}}$ 反常的 $SU(2)_L$-二重态标量轻子夸克场景中，也预测了类似的电偶极矩模式。这些电偶极矩信号可以作为未来实验中的关键指标。

英文摘要：

The measurements of the lepton flavor universality (LFU) in $\mathcal{B}({\bar{B}} \to D^{(\ast)} l \barν)$ indicate a significant deviation from the standard model prediction at a 3-4$σ$ level, revealing a violation of the LFU ($R_{D^{(\ast)}}$ anomaly). It is known that the $R_{D^{(\ast)}}$ anomaly can be easily accommodated by an $SU(2)_L$-singlet vector leptoquark (LQ) coupled primarily to third-generation fermions, whose existence is further motivated by a partial gauge unification. In general, such a LQ naturally leads to additional $CP$-violating phases in the LQ interactions. In this paper, we point out that the current $R_{D^{(\ast)}}$ anomaly prefers the $CP$-violating interaction although $\mathcal{B}({\bar{B}} \to D^{(\ast)} l\barν)$ are $CP$-conserving observables. The $CP$-violating LQ predicts a substantial size of the bottom-quark electric dipole moment (EDM), the chromo-EDM, and also the tau-lepton EDM. Eventually at low energy, the nucleon and electron EDMs are radiatively induced. Therefore, we conclude that the $R_{D^{(\ast)}}$ anomaly with the $SU(2)_L$-singlet vector LQ provides unique predictions: neutron and proton EDMs with opposite signs and a magnitude of $\mathcal{O}(10^{-27})\,e$cm, and suppressed electron EDM. Furthermore, we show that a similar EDM pattern is predicted in an $SU(2)_L$-doublet scalar LQ scenario that can accommodate the $R_{D^{(\ast)}}$ anomaly as well. These EDM signals could serve as crucial indicators in future experiments.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

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