未来 Z 工厂中的 $b\to s\tau^+\tau^-$ 物理

$b\to s\tau^+\tau^-$ 测量对于解决轻子味普适性(LFU)破坏疑难(如 $R_{K^{(\ast)}}$ 反常)具有强烈的动机。$R_{D^{(*)}}$ 和 $R_{J/\psi}$ 的反常进一步强化了它们的必要性与重要性,因为两者的 LFU 破坏迹象都直接涉及第三代轻子。未来 $e^-e^+$ 对撞机上的 Z 工厂处于进行此类测量的有利位置,因为在 Z 极点处 B 介子的产生率和重建效率相对较高。为充分发掘这一潜力,我们在未来 Z 工厂中对四个 $b\to s\tau^+\tau^-$ 基准道,即 $B^0\to K^{\ast 0} \tau^+ \tau^-$、$B_s\to\phi \tau^+ \tau^-$、$B^+ \to K^+ \tau^+ \tau^-$ 和 $B_s \to \tau^+ \tau^-$,进行了专门的灵敏度研究。我们开发了一种完全基于径迹探测器的方案来重建信号 B 介子,并引入了一种半定量方法来估计其主要本底。模拟表明,在 Tera-$Z$ 上,前三个道的分支比可测至精度 $\sim \mathcal O(10^{-7} - 10^{-6})$,而 $B_s \to \tau^+ \tau^-$ 的精度为 $\sim \mathcal O(10^{-5})$。我们探讨了亮度和径迹分辨率对预期灵敏度的影响。并给出了这些结果在有效场论中的解释。