Smakförändrande neutralström

Ovan : Mycket undertryckt tau- avklingning via smakförändrande nollström vid en-loop-ordning i standardmodellen . Nedan : Beyond the Standard Model tau sönderfall via smakförändrande neutral ström förmedlad av en ny S -boson.

Ett exempel på en hypotetisk (dvs ännu inte observerad) smakförändrande neutralströmsprocess i den minimala supersymmetriska standardmodellen . En märklig kvark avger en bino , förvandlas till en sdown-typ squark , som sedan avger en Z-boson och återabsorberar bino, och förvandlas till en dunkvark. Om MSSM-squarkmassorna är smakkränkande kan en sådan process inträffa.

Inom partikelfysik är smakförändrande neutralströmmar eller smakförändrande neutralströmmar ( FCNCs ) hypotetiska interaktioner som ändrar smaken av en fermion utan att ändra dess elektriska laddning .

Detaljer

Om de förekommer i naturen (som återspeglas av lagrangiska interaktionstermer), kan dessa processer inducera fenomen som ännu inte har observerats i experiment. Smakförändrande neutrala strömmar kan förekomma i standardmodellen bortom trädnivån , men de undertrycks kraftigt av GIM-mekanismen . Flera samarbeten har sökt efter FCNC. Tevatron CDF-experimentet observerade bevis på FCNC i sönderfallet av den märkliga B-mesonen till phi-mesoner 2005 .

FCNCs förutsägs generiskt av teorier som försöker gå bortom standardmodellen, såsom modellerna för supersymmetri eller technicolor . Deras undertryckande är nödvändigt för en överenskommelse med observationer, vilket gör FCNCs viktiga begränsningar för modellbyggande.

Exempel

Betrakta en leksaksmodell där ett oupptäckt boson S kan kopplas både till elektronen och tau (
τ ⁻
) via termen

$S{\bar {\psi }}_{e}\psi _{\tau }$

Eftersom elektronen och tauen har lika laddningar måste den elektriska laddningen av S helt klart försvinna för att respektera bevarandet av elektrisk laddning. Ett Feynman-diagram med S som mellanpartikel kan omvandla en tau till en elektron (plus några neutrala sönderfallsprodukter av S ).

MEG -experimentet vid Paul Scherrer-institutet nära Zürich kommer att söka efter en liknande process, där en antimuon sönderfaller till en foton och en antielektron (en positron ). I standardmodellen fortskrider en sådan process endast genom emission och återabsorption av ett laddat
W ⁺
, vilket ändrar
μ ⁺
till en neutrino vid emission och sedan en positron vid återabsorption, och slutligen avger en foton som bär bort eventuella skillnad i energi , spin och momentum .

I de flesta fall av intresse är det inblandade bosonet inte ett nytt boson S utan det konventionella
Z ⁰
-bosonet i sig. Detta kan inträffa om kopplingen till svaga nollströmmar är (något) icke-universal. Den dominerande universella kopplingen till Z-bosonen ändrar inte smak, men subdominanta icke-universella bidrag kan.

FCNC:er som involverar
Z -bosonen för
kvarkar av nedtyp vid noll momentumöverföring parametriseras vanligtvis av den effektiva handlingstermen

${\frac {g}{2\cos \theta _{\text{W}}}}{\overline {d }}_{L\alpha }U_{\alpha \beta }\gamma ^{\mu }d_{L\beta }Z_{\mu }$

Detta speciella exempel på FCNC studeras ofta mest eftersom vi har några ganska starka begränsningar som kommer från förfallet av
B ⁰
-mesoner i Belle och BaBar . De off-diagonala inmatningarna av U parametriserar FCNC:erna och nuvarande begränsningar begränsar dem till att vara mindre än en del av tusen för | U _bs |. Bidraget som kommer från standardmodellkorrigeringarna med en slinga är faktiskt dominerande, men experimenten är tillräckligt exakta för att mäta små avvikelser från standardmodellens förutsägelse.

Experiment tenderar att fokusera på smakförändrande neutralströmmar i motsats till laddade strömmar , eftersom den svaga neutralströmmen (
Z- ⁰
boson) inte ändrar smak i standardmodellen på trädnivå, medan de svaga laddade strömmarna (
W ^±
bosoner) gör det. Ny fysik i laddade aktuella händelser skulle översvämmas av fler
W ^±
boson interaktioner; ny fysik i neutralströmmen skulle inte maskeras av en stor effekt på grund av vanlig standardmodellfysik.

Se även

• Två-Higgs-dubbelmodell