Z’玻色子的轻子味破坏耦合和τ轻子、赝标量介子的稀有衰变

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粒子物理标准模型(SM)虽然能够成功描述基本粒子的弱相互作用,电磁相互作用及强相互作用,但是该理论仍然有许多问题还未能解决,如规范等级问题。超出SM的新物理模型的提出则是为了解决SM未能解决的这些问题。对标准模型的一个最基本的扩展就是包含了新的U(1)规范群,几乎所有基于规范群SU(3)C×SU(2)L×U(1)Y×U(1)的新物理模型都预言了新规范玻色子Z的存在,如E6模型,LR模型,ALR模型,331模型等。  标准模型中中微子是无质量的,但是目前中微子振荡实验,证实了中微子是有质量的,这说明轻子味破坏(LFV)过程可以发生。而LFV信号往往被认为是超出SM的新物理模型所预言的。大部分新物理模型所预言的新规范玻色子Z与SM费米子有LFV耦合Zlilj。考虑到LFV过程μ→3e和(τ)→3μ的实验上限对LFV耦合Zlilj的约束,本文分析了E6模型,LR模型,ALR模型及331模型下,Z玻色子对轻子的LFV衰变过程li→ ljvl(v)l,(τ)→μP和赝标量介子的LFV衰变过程P→μe的贡献(P=π0,η,η)。分析计算结果发现,领头阶上,这些LFV衰变过程的分支比的最大值都与Z玻色子的质量MZ无关。分支比Br((τ)→μvl(-l)e)的最大值要比分支比B(r)(μ→evl(v)l)的最大值大了至少4个量级,E6模型所预言的新规范玻色子ZX使过程(τ)→μvl(v)l的分支比的最大值能够达到1.1×10-7。对于轻子味破坏过程(τ)→μP,本文所考虑的所有Z模型预言的Z玻色子对其都有重要的贡献,而LR模型预言的新规范玻色子ZLR对衰变过程(τ)→μP的贡献是最大的,但是,该模型预言的分支比B(r)((τ)→μP)的最大值仍然比目前的实验上限小了至少一个量级。而轻子味破坏过程μ→3e的实验上限对LFV耦合Zlilj的约束,使Z玻色子对赝标量介子的LFV衰变过程P→μe的贡献很小,而且,所有Z模型预言的LFV过程P→μe的分支比B(r)(P→μe)的值都却远低于其相应的实验上限。
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