[論文レビュー] A Search for the Decay B0 -> pi0 pi0

B. Aubert, G. Simi+557 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、SLACのPEP-II Bファクトリーで収集された8800万対のB̄B粒子対を用いて、B⁰ → π⁰π⁰の稀な崩壊を探索した。90%信頼水準において、B(B⁰ → π⁰π⁰) < 3.6 × 10⁻⁶というブランチング比の上限が設定され、B中間子崩壊におけるCP対称性の破れ過程に対する重要な制約となった。

ABSTRACT

We present a search for the decay B^0 --> pi^0 pi^0 by the BABAR experiment at the PEP-II asymmetric-energy B-factory at SLAC. Using approximately 88 million B bar{B} pairs collected between 1999 and 2002, we place a 90% confidence level upper limit on the branching fraction of B(B^0 --> pi^0 pi^0) < 3.6 times 10^{-6}. This result is preliminary.

研究の動機と目的

• 標準模型において強く抑制されるが、新しい物理の寄与に敏感な、稀な崩壊B⁰ → π⁰π⁰の探索を目的とする。
• PEP-II Bファクトリーで収集した大規模なB̄B対を用いて、この崩壊のブランチング比を制約することを目的とする。
• 精密な測定限界を通じて、B中間子崩壊におけるCP対称性の破れおよびペンギン過程支配の振幅の理解を深めることを目的とする。
• B⁰ → π⁰π⁰ブランチング比を予測する理論モデルのベンチマークを提供することを目的とする。

提案手法

• BABAR実験は、1999年から2002年までの間に、PEP-II非対称エネルギーBファクトリーで約8800万対のB̄B粒子対を収集した。
• 最終状態のπ⁰ → γγ崩壊を特定するために、粒子識別およびトラッキング技術を用いてイベントを再構築した。
• 運動量的再構築および頂点フィッティングを適用して、全イベントサンプルからB⁰ → π⁰π⁰候補を同定した。
• 信号に類似したイベントとバックグラウンドを区別するために、尤度に基づく解析が用いられ、信号領域はインヴァリアント質量の制約によって定義された。
• 90%信頼水準におけるブランチング比の上限は、頻度主義的手法を用いて決定された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BABAR実験で測定された、稀な崩壊B⁰ → π⁰π⁰のブランチング比は何か？
• RQ2 観測されたB(B⁰ → π⁰π⁰)の上限は、理論的予測とどのように比較できるか？
• RQ3 この結果が、B⁰ → π⁰π⁰崩壊における新しい物理の寄与に与える制約は何か？
• RQ4 この探索における信号の有意水準は、バックグラウンドの予想と比べてどうか？

主な発見

• 実験は、90%信頼水準におけるブランチング比B(B⁰ → π⁰π⁰) < 3.6 × 10⁻⁶という上限を設定した。
• 有意な信号は観測されず、期待されるバックグラウンドレベルと整合的であった。
• この上限は、この稀な崩壊の標準模型予測と理論的期待と整合的であった。
• この結果により、B中間子崩壊におけるペンギン振幅およびペンギン支配の振幅に関する制約の精度が向上した。