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贝塔衰变作为轻子味普适性的灵敏探针

高能物理 - 唯象学 2020-09-11 v2 高能物理 - 实验 高能物理 - 格点 核实验 核理论

摘要

β\beta 衰变以及中子衰变是确立的低能超出标准模型(SM)物理探针。特别地,在由格点 QCD 确定核子的轴矢量耦合 gAg_A 后,实验与 SM 预言的比较通常用于推导对右手流的约束。此外,除来自介子衰变的 CKM 矩阵元 VusV_{us} 外,来自 β\beta 衰变的 VudV_{ud} 是检验 CKM 幺正性的关键输入。在此,我们指出有关 β\beta 衰变的可用信息可被重新解读为对轻子味普适性(LFU)的严格检验。事实上,我们发现(在假定 CKM 幺正下)来自介子衰变的 VusV_{us} 与来自 β\beta 衰变的 VusV_{us} 之比,由于 (Vud/Vus)220(V_{ud}/V_{us})^2\sim 20 的 CKM 增强,对 WW-μ\mu-ν\nu 耦合中的 LFU 破坏(LFUV)极为敏感。由此视角,近期关于 CKM 幺正性被破坏的暗示可被视为 LFUV 的进一步证据,契合半轻子 BB 衰变以及缪子与电子反常磁矩所展现的既有图景。最后,我们评论了该 LFU 破坏可观测量未来可达成的灵敏度,并讨论了可能达到类似精度的 LFU 互补探针,例如 PEN 与 PiENu 实验中的 Γ(πμν)/Γ(πeν)\Gamma(\pi\to\mu\nu)/\Gamma(\pi\to e\nu),乃至 FCC-ee 上 WμνW\to\mu\nu 的直接测量。

关键词

引用

@article{arxiv.2002.07184,
  title  = {Beta decays as sensitive probes of lepton flavor universality},
  author = {Andreas Crivellin and Martin Hoferichter},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2002.07184},
  year   = {2020}
}

备注

7 pages, 2 figures; journal version