打破介子衰变中的 Grossman-Nir 界

在底层相互作用改变同位旋 $\Delta I=1/2$ 的假设下，介子衰变 $K_L\to\pi^0\nu\bar\nu$ 与 $K^+\to\pi^+\nu\bar\nu$ 的分支比之比 $\mathcal{B}(K_L\to\pi^0\nu\bar\nu)/\mathcal{B}(K^+\to\pi^+\nu\bar\nu)$ 最大值约为 4.3。这被称为 Grossman-Nir（GN）界，标准模型（SM）及其许多超出标准模型的情景都遵守该界。KOTO 和 NA62 合作组搜寻这些介子模式的最新初步结果似乎暗示了对该界的违反。KOTO 的发现还表明 $\mathcal{B}(K_L\to\pi^0\nu\bar\nu)$ 可能比 SM 中的预言大近两个数量级。在这项工作中，我们研究在仅含 SM 场的有效场论途径中违反 GN 界的可能性。我们证明，除了原始的 GN 情景外，无论介子衰变是否守恒轻子数，该界都成立。我们证明引入 $\Delta I=3/2$ 算符可导致 GN 界的违反，并举例说明如何以数十 GeV 量级的新物理尺度达到 KOTO 的数值。