[論文レビュー] B0s Decays and B Hadron Leptonic Decays

R. Van Kooten|ArXiv.org|Jun 2, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 15被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、CP固有状態および$B$ヒドロンのレプトン的崩壊への$B^0_s$崩壊の更新測定を提示し、テバトロンと$B$ファクトリーの結果を統合して$B^0_s$幅差異$Δ\Gamma_s$の世界的平均を決定した。その結果、$Δ\Gamma_s$はゼロから2.3$σ$ずれており、標準模型と整合的である。また、Belleによる$B^+ \to \tau^+ \nu_\tau$の初観測を報告し、$f_B|V_{ub}|$の初回直接測定を実現した。

ABSTRACT

Branching fractions of B^0s decays into specific CP eigenstates are presented, and these and other results are combined in world averages to evaluate implications on the width difference between mass or CP eigenstates, ΔΓ_s. New results on purely leptonic decays of B hadrons from the Tevatron and B factories are also presented.

研究の動機と目的

• CP固有状態への分岐比と寿命測定を用いて、$B^0_s$幅差異$Δ\Gamma_s$の世界的平均を決定すること。
• 特に$B^0_d \to \tau^+\tau^-$および$B^+ \to \tau^+\nu_\tau$のような純レプトン的$B$崩壊を通じて、標準模型を超える新しい物理を制約すること。
• $B^+ \to \tau^+ \nu_\tau$の観測から、$B^+$崩壊パラメータ$f_B|V_{ub}|$の初回直接測定を提供すること。
• レプトン的崩壊を用いて、CKM行列要素$|V_{ub}|$および$B$メソンの崩壊定数$f_B$の制約を強化すること。
• 特に$B^0_s$混合振幅における新しい物理の感度が高いことから、$Δ\Gamma_s$が標準模型の予測と整合的かどうかを検証すること。

提案手法

• CDF、DØ、Belleのデータにおいて、完全に再構成された崩壊を用いて、$B^0_s \to D_s^{(\ast)+}D_s^{(\ast)-}$（CP偶性状態）の分岐比を測定する。
• 測定された分岐比を式$\Delta\Gamma_s/\Gamma_s \approx 2Br / (1 - Br/2)$に代入し、$\phi = 0$を仮定して$\Delta\Gamma_s$を抽出する。
• 複数の実験から得られた$B^0_s$寿命、分岐比、$\Delta m_s$測定値を統合し、$Δ\Gamma_s$の世界的平均を計算する。
• BaBarデータを用いて、完全に再構成された$B^0_d$崩壊とイベントトポロジーを用いて$B^0_d \to \tau^+\tau^-$の探索を行い、運動量的およびトポロジカルなカットを適用して信号を分離する。
• Belleデータにおいて、$B^+ \to \tau^+ \nu_\tau$崩壊を特定するため、電磁カルラメータ内の過剰エネルギーという信号強化変数を用いる。
• 過剰エネルギー分布をフィットして信号の有意性を抽出し、分岐比$Br(B^+ \to \tau^+ \nu_\tau)$を測定する。その後、HFAGの$|V_{ub}|$の世界的平均を用いて、これを$f_B|V_{ub}|$に変換する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 世界的平均の$B^0_s$幅差異$Δ\Gamma_s$の値は何か？ また、標準模型の予測とどのように比較されるか？
• RQ2 純レプトン的$B$崩壊の最新測定値は、標準模型を超える新しい物理をどの程度制約するか？
• RQ3 $B^+ \to \tau^+ \nu_\tau$の観測から得られる$f_B|V_{ub}|$の初回直接測定値は何か？
• RQ4 $Br(B^0_d \to \tau^+\tau^-)$の現在の上限は何か？ また、標準模型の予測と比較するとどうか？
• RQ5 $B^0_s$がCP固有状態に崩壊する測定値は、$Δ\Gamma_s$のモデルに依存しないプローブとしてどの程度有効か？

主な発見

• 世界的平均の$Δ\Gamma_s$はゼロから2.3$σ$ずれており、標準模型の予測と整合的である。
• Belleによる$B^+ \to \tau^+ \nu_\tau$の初観測は、4.0$σ$の有意性を示し、$Br(B^+ \to \tau^+ \nu_\tau) = (0.106^{+0.034+0.018}_{-0.028-0.016})\%$が得られた。
• この測定値は、$f_B|V_{ub}| = (7.73^{+1.24+0.066}_{-1.02-0.058}) \times 10^{-4}$ GeVという、初回の直接測定値に相当する。
• HFAGの$|V_{ub}|$の世界的平均を用いることで、$f_B = 0.176^{+0.028+0.020}_{-0.023-0.018}$ GeVが得られ、このパラメータの初回直接測定となった。
• BaBarによる$Br(B^0_d \to \tau^+\tau^-)$の上限は90%信頼水準で$< 3.4 \times 10^{-3}$であり、標準模型の予測に近づいている。
• $B^0_s$分岐比測定値$Br(B^0_s \to D_s^{(\ast)+}D_s^{(\ast)-})$は、$Δ\Gamma_s$の抽出に用いられ、その結果は標準模型と整合的であった。