Search for new physics by researching lepton universality with B and Y(2S) meson decays

Research Project

Project/Area Number	22K14056
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	周啓東名古屋大学, 高等研究院(素粒子), 特任助教 (50833191)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Discontinued (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	レプトン普遍性の破れ / 標準模型を超える新物理 / レプトン普遍性
Outline of Research at the Start	標準理論を超える新物理の探索において、b → c τ ν 過程や b→ s l l過程ではレプトン普遍性の破れを示唆する観測結果が得られている。本研究は、質量の重い第三世代のタウレプトンに着目してb → c τ ν崩壊過程で捉えている新物理の兆候の検証を行う。従来Belle実験のb → c τ ν 測定の3倍量のBelle II実験データを用いるとともに、その解析手法を開拓することによって、測定の精度を上げる。これらにより、レプトン普遍性の破れの有無を明らかにし、標準模型を超える物理の発見を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、これまでB→D()τνとB→D()lν (l = e, μ)の崩壊頻度の相対比RD()の測定で兆候があったレプトン普遍性の破れの有無を明らかにし、新物理の発見を目指す。本年度では、Belle II実験のデータを用いる初めてのR(D)の測定を行った。測定したR(D)＝0.267 (+0.041/-0.039) (+0.028/-0.033)である。第一の括弧の内は統計誤差であり、第二の括弧の内は系統誤差である。これはBelle II実験の初めてのR(D)の結果となる。R(D)の測定感度は、Belle II実験の189 fb^-1のデータで、Belle実験の711 fb^-1のデータと同程度になった。Heavy Flavor Averaging GroupがBelle IIの実験結果を入れて、すべての実験で測定したR(D)の平均値と標準模型の理論値に比べて、3.3σの乖離を示した。これらの結果は、国際会議で公開し、本年度中にR(D)の結果を論文として公表する。 Belle II実験の189 fb^-1データを用いる初めてR(D)の測定は、統計誤差が主要な誤差となる測定であり、これから蓄積されるBelle II実験のデータが増加するとともに、R(D)の測定の感度が向上する。Belle II実験が現在363 fb^-1のデータが蓄積されている。このデータセットを用いて、RDとRDの測定を進めた。