具有味变耦合的长寿命轻标量粒子与KOTO反常的约束
高能物理 - 唯象学
2020-04-10 v3 高能物理 - 实验
摘要
近期，J-PARC 的 KOTO 实验在味变稀有衰变 中观测到三个反常事件，表明相应的分支比几乎比标准模型（SM）预测大两个数量级。我们表面接受这一引人关注的结果，探讨以长寿命轻 SM-单态标量（）辐射即 且 在 KOTO 探测器外衰变来合理解释该现象所对应的模型含义。我们在三种简单模型的框架下推导此类轻标量参数空间的约束：（i）SM 的实数单态标量扩展；（ii）由 破缺经 I 型跷跷板机制产生中微子质量的 扩展；（iii）TeV 能标左右对称模型。模型（i）和（ii）中解释 KOTO 超出所需的味变耦合源于标量同 SM 希格斯场（）的树级混合，而在模型（iii）中源于 和 同重双重态希格斯场中性分量的混合。在计入 NA62、E949、KOTO 和 CHARM 实验对味变带电与中性 kaon 衰变的高精度搜寻，以及轻标量的天体物理与宇宙学约束（如超新星能量损失、大爆炸核合成与相对论自由度）等严格限制后，我们发现所有这些模型中 KOTO 超出的轻标量解释都是允许的。部分参数范围可在未来的 NA62 与 DUNE 实验中检验。
引用
@article{arxiv.1911.12334,
title = {Constraints on long-lived light scalars with flavor-changing couplings and the KOTO anomaly},
author = {P. S. Bhupal Dev and Rabindra N. Mohapatra and Yongchao Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.12334},
year = {2020}
}
备注
12 pages, 3 figures, the supernova limit on the singlet model is corrected, version to appear in PRD