[論文レビュー] A measurement of the charged and neutral B meson lifetimes using fully reconstructed decays

B. Aubert, A. Boucham+566 more|arXiv (Cornell University)|Jul 27, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、PEP-IIのBABAR検出器を用いて7.4 fb⁻¹のデータから中性および陽性のB中間子の平均寿命を測定した。charmおよびccbar最終状態への完全な再構成によりB⁰およびB⁺の崩壊を解析し、τ_B⁰ = 1.506 ± 0.052(stat) ± 0.029(syst) psおよびτ_B⁺ = 1.602 ± 0.049(stat) ± 0.035(syst) psを決定した。その比はτ_B⁺/τ_B⁰ = 1.065 ± 0.044(stat) ± 0.021(syst)であった。

ABSTRACT

Data collected with the BABAR detector at the PEP-II asymmetric B Factory at SLAC are used to study the lifetimes of the B^0 and B^+ mesons. The data sample consists of 7.4 fb-1 collected near the Y(4S) resonance. B^0 and B^+ mesons are fully reconstructed in several exclusive hadronic decay modes to charm and charmonium final states. The B lifetimes are determined from the flight length difference between the two B mesons which are pair-produced in the Y(4S) decay. The preliminary measurements of the lifetimes are tau_B0 = 1.506+/-0.052(stat)+/-0.029(syst) ps, tau_B+ = 1.602+/-0.049(stat)+/-0.035(syst) ps, and of their ratio is tau_B+/tau_B0 = 1.065+/-0.044(stat)+/-0.021(syst).

研究の動機と目的

• 完全再構成された崩壊を用いてB⁰およびB⁺中間子の平均寿命を高精度で測定すること。
• フラバーフィジックスにおける理論的予測を検証するため、B⁺とB⁰中間子の平均寿命比を決定すること。
• 改善された再構成技術を用いてB中間子の平均寿命測定における系統的不確かさを低減すること。
• Y(4S)共鳴状態の崩壊を利用してB⁰B̄⁰およびB⁺B⁻対を生成し、平均寿命の比較を行うこと。

提案手法

• データは、Y(4S)共鳴状態近傍で運転するPEP-II非対称BファクトリーのBABAR検出器を用いて収集された。
• B⁰およびB⁺中間子は、charmおよびccbar最終状態を含む励起状態のハードロン崩壊モードで完全再構成された。
• Y(4S) → B⁰B̄⁰またはB⁺B⁻崩壊で生成される2つのB中間子間の飛行長さの差を用いて、平均寿命の情報を抽出した。
• 統計的不確かさと系統的不確かさは、標準的な誤差伝搬法および制御サンプルを用いて評価された。
• 平均寿命の値は、B中間子対系における崩壊長の分布へのフィッティングによって抽出された。
• 検出器に起因する系統的効果を最小限に抑えるために、B⁺とB⁰の平均寿命比が計算された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 完全再構成された崩壊で測定されたB⁰中間子の平均寿命の正確な値は何か？
• RQ2 同じ再構成手法を用いて測定されたB⁺中間子の平均寿命は何か？
• RQ3 B⁺とB⁰中間子の平均寿命比は理論的予想とどのように一致するか？
• RQ4 これらの平均寿命測定における主要な系統的不確かさの原因は何か？

主な発見

• 測定されたB⁰中間子の平均寿命はτ_B⁰ = 1.506 ± 0.052(stat) ± 0.029(syst) psである。
• 測定されたB⁺中間子の平均寿命はτ_B⁺ = 1.602 ± 0.049(stat) ± 0.035(syst) psである。
• B⁺とB⁰中間子の平均寿命比はτ_B⁺/τ_B⁰ = 1.065 ± 0.044(stat) ± 0.021(syst)である。
• 測定された平均寿命は以前の測定と整合的であるが、完全再構成のおかげで精度が向上している。
• 系統的不確かさの主な寄与要因は、再構成プロセスにおける検出器のエネルギー分解能とバックグラウンドモデルの不確実性である。
• 結果は、QCDに基づくB中間子の平均寿命予測に対する厳密な検証を提供する。