Cách tiếp cận lý thuyết trường hiệu quả đối với các phân rã vi phạm số lepton K^{\pm} \to \pi^{\mp} l_{\alpha}^{\pm} l_{\beta}^{\pm}: đóng góp tầm xa

Journal of High Energy Physics - 2020
Yi Liao1, Xiao-Dong Ma2, Haolin Wang2
1School of Physics, Nankai University, Tianjin 300071, China
2Department of Physics, National Taiwan University, Taipei 10617, Taiwan

Tóm tắt

Atóm tắtĐây là phần tiếp nối công trình nghiên cứu gần đây của chúng tôi [1], trong đó chúng tôi đã tính toán các phân rã của K± vi phạm số lepton (LNV) do các tương tác hiệu quả quark-lepton ở bậc chiều-9 (dim-9) mà được gây ra ở mức năng lượng cao. Trong công trình này, chúng tôi điều tra đóng góp tầm xa cho sự phân rã phát sinh từ trao đổi một neutrino. Những sự phân rã này có thể thăm dò các tương tác LNV liên quan đến thế hệ thứ hai của fermion mà không thể tiếp cận trong các phân rã hạt đôi neutron không có neutrino. Nghiên cứu của chúng tôi được hình thành hoàn toàn trong khuôn khổ các lý thuyết trường hiệu quả (EFTs), từ lý thuyết trường hiệu quả của mô hình chuẩn (SMEFT) thông qua lý thuyết trường hiệu quả năng lượng thấp (LEFT) đến lý thuyết nhiễu loạn chiral (χPT). Chúng tôi làm việc với các bậc không tầm thường đầu tiên trong mỗi lý thuyết trường hiệu quả, thu thập các điều kiện phù hợp và hiệu ứng nhóm tái chuẩn hóa, và biểu hiện tỷ lệ phân nhánh phân rã theo các hệ số Wilson liên kết với các toán tử bậc dim-5 và dim-7 trong SMEFT. Kết quả của chúng tôi là tổng quát vì nó không phụ thuộc vào các chi tiết động học của vật lý ở mức cao gây ra các tương tác hiệu quả trong SMEFT và không cần đến bất kỳ mô hình hadronic nào. Chúng tôi thấy rằng đóng góp tầm xa áp đảo so với đóng góp tiếp xúc hoặc ngắn hạn. Với giả thiết rằng thang vật lý mới khoảng một TeV, tỷ lệ phân nhánh được dự đoán là dưới ngưỡng trên thí nghiệm hiện tại nhiều bậc độ lớn.

Từ khóa

#vi phạm số lepton #phân rã K^{\pm} #lý thuyết trường hiệu quả #neutrino #quark-lepton

Tài liệu tham khảo

Y. Liao, X.-D. Ma and H.-L. Wang, Effective field theory approach to lepton number violating decays K± → π∓l±l±: short-distance contribution, JHEP 01 (2020) 127 [arXiv:1909.06272] [INSPIRE].

CMS collaboration, Search for heavy Majorana neutrinos in μ±μ± + jets events in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 8 TeV, Phys. Lett. B 748 (2015) 144 [arXiv:1501.05566] [INSPIRE].

W.H. Furry, On transition probabilities in double beta-disintegration, Phys. Rev. 56 (1939) 1184 [INSPIRE].

A.S. Barabash, Double beta decay: historical review of 75 years of research, Phys. Atom. Nucl. 74 (2011) 603 [arXiv:1104.2714] [INSPIRE].

KamLAND-Zen collaboration, Search for Majorana neutrinos near the inverted mass hierarchy region with KamLAND-Zen, Phys. Rev. Lett. 117 (2016) 082503 [arXiv:1605.02889] [INSPIRE].

GERDA collaboration, GERDA results and the future perspectives for the neutrinoless double beta decay search using 76 Ge, Int. J. Mod. Phys. A 33 (2018) 1843004 [INSPIRE].

Mu2e collaboration, The Mu2e experiment, Front. in Phys. 7 (2019) 1 [arXiv:1901.11099] [INSPIRE].

HFLAV collaboration, Averages of b-hadron, c-hadron and τ -lepton properties as of summer 2016, Eur. Phys. J. C 77 (2017) 895 [arXiv:1612.07233] [INSPIRE].

NA62 collaboration, Searches for lepton number violating K + decays, Phys. Lett. B 797 (2019) 134794 [arXiv:1905.07770] [INSPIRE].

R. Appel et al., Search for lepton flavor violation in K+ decays, Phys. Rev. Lett. 85 (2000) 2877 [hep-ex/0006003] [INSPIRE].

LHCb collaboration, Search for $$ {D}_s^{+} $$ to π+ μ+ μ− and $$ {D}_s^{+} $$ to π−μ+ μ+ decays, Phys. Lett. B 724 (2013) 203 [arXiv:1304.6365] [INSPIRE].

CLEO collaboration, Search for rare and forbidden decays of charm and charmed-strange mesons to final states h±e− + e+ , Phys. Rev. D 82 (2010) 092007 [arXiv:1009.1606] [INSPIRE].

BaBar collaboration, Searches for rare or forbidden semileptonic charm decays, Phys. Rev. D 84 (2011) 072006 [arXiv:1107.4465] [INSPIRE].

E653 collaboration, Upper limits of charm hadron decays to two muons plus hadrons, Phys. Lett. B 345 (1995) 85 [INSPIRE].

LHCb collaboration, Search for Majorana neutrinos in B− → π+ μ−μ− decays, Phys. Rev. Lett. 112 (2014) 131802 [arXiv:1401.5361] [INSPIRE].

BaBar collaboration, Search for lepton-number violating processes in B+ → h−l+ l+ decays, Phys. Rev. D 85 (2012) 071103 [arXiv:1202.3650] [INSPIRE].

BaBar collaboration, Search for lepton-number B+ → X −l+ lt+ violating decays, Phys. Rev. D 89 (2014) 011102 [arXiv:1310.8238] [INSPIRE].

LHCb collaboration, Search for the lepton number violating decays B+ → π−μ+ μ+ and B+ → K−μ+ μ+ , Phys. Rev. Lett. 108 (2012) 101601 [arXiv:1110.0730] [INSPIRE].

LHCb collaboration, Searches for Majorana neutrinos in B− decays, Phys. Rev. D 85 (2012) 112004 [arXiv:1201.5600] [INSPIRE].

BELLE collaboration, Search for lepton-number-violating B+ → D−l+ lt+ decays, Phys. Rev. D 84 (2011) 071106 [arXiv:1107.0642] [INSPIRE].

Belle collaboration, Search for lepton-flavor-violating and lepton-number-violating τ → ℓhh′ decay modes, Phys. Lett. B 719 (2013) 346 [arXiv:1206.5595] [INSPIRE].

E.J. Chun, A. Das, S. Mandal, M. Mitra and N. Sinha, Sensitivity of lepton number violating meson decays in different experiments, Phys. Rev. D 100 (2019) 095022 [arXiv:1908.09562] [INSPIRE].

Belle-II collaboration, Prospects for τ lepton physics at Belle II, arXiv:1906.08950 [INSPIRE].

J. Gasser and H. Leutwyler, Chiral perturbation theory to one loop, Annals Phys. 158 (1984) 142 [INSPIRE].

J. Gasser and H. Leutwyler, Chiral perturbation theory: expansions in the mass of the strange quark, Nucl. Phys. B 250 (1985) 465 [INSPIRE].

O. Catà and V. Mateu, Chiral perturbation theory with tensor sources, JHEP 09 (2007) 078 [arXiv:0705.2948] [INSPIRE].

G. Buchalla, A.J. Buras and M.E. Lautenbacher, Weak decays beyond leading logarithms, Rev. Mod. Phys. 68 (1996) 1125 [hep-ph/9512380] [INSPIRE].

E.E. Jenkins, A.V. Manohar and P. Stoffer, Low-Energy Effective Field Theory below the Electroweak Scale: Operators and Matching, JHEP 03 (2018) 016 [arXiv:1709.04486] [INSPIRE].

S. Weinberg, Baryon and lepton nonconserving processes, Phys. Rev. Lett. 43 (1979) 1566 [INSPIRE].

L. Lehman, Extending the standard model effective field theory with the complete set of dimension-7 operators, Phys. Rev. D 90 (2014) 125023 [arXiv:1410.4193] [INSPIRE].

Y. Liao and X.-D. Ma, Renormalization group evolution of dimension-seven baryon- and lepton-number-violating operators, JHEP 11 (2016) 043 [arXiv:1607.07309] [INSPIRE].

Y. Liao and X.-D. Ma, Renormalization group evolution of dimension-seven operators in standard model effective field theory and relevant phenomenology, JHEP 03 (2019) 179 [arXiv:1901.10302] [INSPIRE].

Y. Liao, X.-D. Ma and Q.-Y. Wang, Extending the low energy effective field theory with the complete set of dimension-seven operators, work in preparation.

V. Cirigliano, W. Dekens, M. Graesser and E. Mereghetti, Neutrinoless double beta decay and chiral SU(3), Phys. Lett. B 769 (2017) 460 [arXiv:1701.01443] [INSPIRE].

Particle Data Group collaboration, Review of particle physics, Phys. Rev. D 98 (2018) 030001 [INSPIRE].

G. Colangelo and S. Dürr, The pion mass in finite volume, Eur. Phys. J. C 33 (2004) 543 [hep-lat/0311023] [INSPIRE].

V. Cirigliano et al., Neutrinoless double beta decay in chiral effective field theory: lepton number violation at dimension seven, JHEP 12 (2017) 082 [arXiv:1708.09390] [INSPIRE].

V. Cirigliano et al., A neutrinoless double beta decay master formula from effective field theory, JHEP 12 (2018) 097 [arXiv:1806.02780] [INSPIRE].

KATRIN collaboration, Improved upper limit on the neutrino mass from a direct kinematic method by KATRIN, Phys. Rev. Lett. 123 (2019) 221802 [arXiv:1909.06048] [INSPIRE].

A. Loureiro et al., On the upper bound of neutrino masses from combined cosmological observations and particle physics experiments, Phys. Rev. Lett. 123 (2019) 081301 [arXiv:1811.02578] [INSPIRE].

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of High Energy Physics

Thông tin tác giả