Strong Interaction Corrections to the Weak Radiative B-Meson Decay at Order O(alpha_s^2) with Exact Dependence on the c-Quark Mass

University of Warsaw Repository

pl | en
 
 

Show simple item record

dc.contributor.advisor Misiak, Mikołaj
dc.contributor.author Rehman, Abdur
dc.date.accessioned 2015-08-24T09:17:40Z
dc.date.available 2015-08-24T09:17:40Z
dc.date.issued 2015-08-24
dc.identifier.uri https://depotuw.ceon.pl/handle/item/1197
dc.description.abstract The process B -> X_s \gamma is known to provide important constraints on extensions of the Standard Model (SM). The present SM prediction for its CP- and isospin-averaged branching ratio reads BR(B -> Xs gamma)^SM = (3.36 +_ 0.23) * 10^-4. It agrees very well with the current experimental average BR(B -> Xs gamma)^exp = (3.43 +_ 0.22) * 10^-4. The experimental accuracy is expected to improve in a significant manner after the Belle-II experiment begins collecting data within the next few years. Consequently, theoretical calculations must also be upgraded to match the experimental precision.
dc.description.abstract A considerable contribution to the current theoretical uncertainty originates from the fact that some of the Next-to-Next-to-Leading-Order strong interaction corrections (called K^(2)_17 and K^(2)_27) have not yet been calculated for an arbitrary value of the charm and bottom quark mass ratio m_c/m_b. Instead, known results for these corrections at m_c=0 and m_c >> m_b/2 serve as a basis for an interpolation in m_c, which introduces around +_3\% uncertainty into BR(B -> Xs gamma)^SM.
dc.description.abstract In order to remove this uncertainty, determining the exact dependence of K^(2)_17 and K^(2)_27 on the c-quark mass is necessary. In the language of Feynman diagrams with unitarity cuts, four-loop diagrams with two mass scales (m_c and m_b) need to be evaluated. The necessary ultraviolet counterterms involve three-loop two-mass-scale diagrams that must be calculated up to O(epsilon) in the dimensional regularization parameter epsilon.
dc.description.abstract In the present thesis, we evaluate [1] the exact dependence on the c-quark mass of all the necessary ultraviolet-counterterm diagrams that contribute to the yet-unknown parts of K^(2)_17 and K^(2)_27. These corrections originate from interferences of four-quark and photonic dipole operators. They are currently responsible for the main uncertainty in the perturbative contribution to B(B -> Xs gamma)^SM.
dc.description.abstract Apart from the calculation for arbitrary m_c, we also evaluate many of the necessary counterterm contributions at m_c=0, and present them to all orders in epsilon wherever possible. Our results have contributed to the evaluation of the m_c=0 boundary for the interpolation, and thus to the recently published updated phenomenological analysis of BR(B -> Xs gamma)^SM [2].
dc.description.abstract The thesis contains many technical details that have not been presented elsewhere, namely explicit expressions for all the relevant quantities in terms of the master integrals, as well as results for these integrals obtained using several different methods, involving Mellin-Barnes techniques and differential equations.
dc.description.abstract [1] M.Misiak, A.Rehman and M.Steinhauser, to be published. [2] M.Misiak, H.Asatrian, R.Boughezal, M.Czakon, T.Ewerth, A.Ferroglia, P.Fiedler, P.Gambino, C.Greub, U.Haisch, T.Huber, M.Kamiński, G.Ossola, M.Poradziński, A.Rehman, T.Schutzmeier, M.Steinhauser and J.Virto, ''Updated NNLO QCD predictions for the weak radiative B-meson decays, Phys. Rev. Lett. 114 (2015) 22, 221801 [arXiv:1503.01789].
dc.description.abstract Proces B -> Xs gamma dostarcza ważnych ograniczeń na rozszerzenia Modelu Standardowego (MS). Zgodnie z aktualnym przewidywaniem MS jego stosunek rozgałęzienia uśredniony względem CP oraz izospinu wynosi BR(B -> Xs gamma^MS = (3.36 +_ 0.23) * 10^-4. Przewidywanie to zgadza się bardzo dobrze z obecną średnią światową wyników eksperymentalnych BR(B -> Xs gamma)^exp = (3.43 +_ 0.22) * 10^-4. Oczekujemy, że dokładność pomiarów znacznie się poprawi, gdy eksperyment Belle-II rozpocznie zbieranie danych w najbliższych kilku latach. Obliczenia teoretyczne muszą zatem również zostać udoskonalone, aby ich dokładność nie była mniejsza od dokładności doświadczalnej.
dc.description.abstract Istotny wkład do obecnej niepewności teoretycznej związany jest z faktem, że niektóre z poprawek od oddziaływań silnych rzędu O(alpha_s^2) (oznaczane przez K^(2)_17 i K^(2)_27) nie zostały jeszcze wyznaczone dla dowolnej wartości stosunku mas kwarków powabnego i pięknego m_c/m_b. Zamiast tego, znane wartości tych poprawek w przypadkach m_c=0 i m_c >> m_b/2 stanowią podstawę ich interpolacji w m_c, co wprowadza niepewność szacowaną na około +_3% w stosunku rozgałęzienia BR(B -> Xs gamma)^MS.
dc.description.abstract Jedyną metodą usunięcia tej niepewności jest wyznaczenie dokładnej zależności poprawek K^(2)_17 i K^(2)_27 od masy kwarku c. W języku diagramów Feynmana z tzw. cięciami unitarnymi oznacza to konieczność obliczenia czteropętlowych diagramów z dwiema skalami masowymi (m_c i m_b). Powiązane z nimi przeciwczłony ultrafioletowe dane są przez trzypętlowe diagramy z dwiema skalami, które należy obliczyc do rzędu O(epsilon) w parametrze regularyzacji wymiarowej epsilon.
dc.description.abstract W niniejszej pracy doktorskiej wyznaczona jest [1] dokładna zależność od masy kwarku c wszystkich niezbędych diagramów z przeciwczłonami ultrafioletowymi, które dają wkład do nieznanych jeszcze części poprawek K^(2)_17 i K^(2)_27. Poprawki te pochodzą od interferencji operatorów czterokwarkowych oraz elektromagnetycznego operatora dipolowego. Odpowiadają one obecnie za największą niepewność przy obliczaniu perturbacyjnego wkładu do BR(B -> Xs gamma)^MS.
dc.description.abstract Oprócz rachunków dla dowolnej wartości m_c wyznaczamy również wiele z niezbędnych wkładów przeciwczłonowych przy m_c=0, i przedstawiamy je do wszystkich rzędów w epsilon, gdziekolwiek tylko jest to możliwe. Nasze rezultaty dały wkład do obliczenia warunku brzegowego przy m_c=0 dla interpolacji, i w ten sposób do niedawno opublikowanej analizy fenomenologicznej rozpadu BR(B -> Xs gamma)^MS [2].
dc.description.abstract Rozprawa zawiera opis wielu aspektów technicznych omawianych rachunków, które nie były przedstawiane w innych publikacjach, w szczególności jawne wyrażenia na wszystkie istotne wielkości poprzez tzw. całki podstawowe, a także wyniki na te całki uzyskane wieloma metodami, m.in. przy pomocy równań różniczkowych oraz algorytmu opartego na twierdzeniach Mellina i Barnesa.
dc.description.abstract [1] M.Misiak, A.Rehman and M.Steinhauser, to be published. [2] M.Misiak, H.Asatrian, R.Boughezal, M.Czakon, T.Ewerth, A.Ferroglia, P.Fiedler, P.Gambino, C.Greub, U.Haisch, T.Huber, M.Kamiński, G.Ossola, M.Poradziński, A.Rehman, T.Schutzmeier, M.Steinhauser and J.Virto, ''Updated NNLO QCD predictions for the weak radiative B-meson decays, Phys. Rev. Lett. 114 (2015) 22, 221801 [arXiv:1503.01789].
dc.rights info:eu-repo/semantics/restrictedAccess
dc.subject elementary particle physics
dc.subject B mesons
dc.subject perturbative corrections
dc.subject fizyka cząstek elementarnych
dc.subject mezony B
dc.subject poprawki perturbacyjne
dc.title Strong Interaction Corrections to the Weak Radiative B-Meson Decay at Order O(alpha_s^2) with Exact Dependence on the c-Quark Mass
dc.title.alternative Poprawki od odziaływań silnych do słabego radiacyjnego rozpadu mezonu B w rzędzie O(alpha_s^2) z dokładną zależnością od masy kwarku c
dc.type info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
dc.description.eperson Abdur Rehman
dc.contributor.department Wydział Fizyki
dc.date.defence 2015-09-01

Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search Repository


Advanced Search

Browse

My Account

Statistics