[論文レビュー] Charmless Hardronic Decays $B_u o V V $: Angular Distributions, Direct CP Violation and Determination of the Unitary Triangle

B. Tseng, Cheng-Wei Chiang|ArXiv.org|May 14, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、有効ウィルスン係数を用いた改善されたファクタリゼーションアプローチを用いて、charmlessなハドロン的B⁺ → VV崩壊を検討し、有効Nc値を介して非可分解的寄与を普遍的なアンザッツで記述する。B⁻ → K*⁻ρ⁰およびB⁻ → K*⁻ωにおいて、直接CP対称性の破れが顕著に現れ（最大45％）、それぞれの過程では強い相互作用の位相や新しい物理の信号としての可能性が示唆される。特に、penguin項とtree項の寄与が顕著であるため、ユニタリティ三角形の角度αとγを決定する上で有望な道筋が得られる。

ABSTRACT

Two-body charmless nonleptonic decays of $B_u o V V$ are studied within the generalized factorization approach using a recent calculation of the effective Wilson coefficients $c^{eff}_i$, which are not only renormalization-scale and -scheme independent but also gauge invariant and infrared finite. After making a universal ansatz for the nonfactorizable contributions, we parametrize these effects in terms of $N_c^{eff}(LL)$ and $N_c^{eff}(LR)$, the effective numbers of colors arising from $(V-A)(V-A)$ and $(V-A)(V+A)$ four-quark operators, respectively. Three different schemes for these contributions are considered: (i) the naive factorization, (ii) the large-N_c improved factorization, and (iii) our preferred choice: $(N_c^{eff}(LL), N_c^{eff}(RR))=(2,5)$. We present the full angular distribution of all charmless $B_u o V V$ decays in both transversity and helicity frames.Direct CP violation in these normalized angular correlation coefficients is not negligible in $B^-_u o K^{*-} ρ^0, K^{*-} ω$, and direct CP violation in the partial rate difference for $B^-_u o K^{*-} ω, K^{*-} ρ$ and $ρ^- ω$ can be as large as 45%, 25%, -10%, respectively. Due to the sizable QCD penguin contributions in $ρ^- ω$, the determination of the unitary triangle $α$ via this decay mode is more promising than via $ρ^- ρ^0$. It is also encouraging to determine the unitary triangle $γ$ through $B^-_u o K^{*-} ρ$ because of $N_c$-insensitivity and the not-so-small tree contribution. The impacts of a negative $ρ$ on the branching ratios and CP violation are studied. We also comment on the theoretical uncertainties and their possible impacts.

研究の動機と目的

• charmlessなハドロン的B⁺ → VV崩壊における角度分布および直接CP対称性の破れを分析すること。
• 再生産スケールおよび体系に依存しない有効ウィルスン係数を用いることで理論的枠組みを改善すること。
• 感度を向上させたB⁺ → VV崩壊モードを用いて、ユニタリティ三角形の角度αとγを決定すること。
• 有効Ncパラメータを用いて非可分解的寄与の影響を評価すること。
• 非因子化寄与および理論的不確実性がBrおよびCP非対称性に与える影響を評価すること。

提案手法

• ゲージ不変かつ赤外有限な有効ウィルスン係数c_i^effを用いた一般化されたファクタリゼーションアプローチを適用する。
• (V−A)(V−A)および(V−A)(V+A)の4クォーク演算子からの非可分解的寄与を、有効Nc値N_c^{eff}(LL)およびN_c^{eff}(LR)でパラメトライズする。
• 3つの体系を検討する：ナイーブファクタリゼーション、大Nc改善ファクタリゼーション、および(N_c^{eff}(LL), N_c^{eff}(RR)) = (2,5)の優先的選択。
• すべてのB⁺ → VV崩壊モードについて、スピン固定基底および横極化基底の両方における完全な角度分布を導出する。
• 正規化された角度相関係数および部分的率非対称性を計算し、直接CP対称性の破れを定量化する。
• BrおよびCP非対称性がρ共振子パラメータの符号にどのように依存するかを評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 B⁺ → VV崩壊の角度分布は、スピン固定基底および横極化基底でそれぞれどのように表れるか？
• RQ2 charmlessなB⁺ → VV崩壊における直接CP対称性の破れはどの程度大きく、どのモードが最大の非対称性を示すか？
• RQ3 B⁺ → VV崩壊は、ρ⁻ρ⁰と比較してユニタリティ三角形の角度αを決定するための有効な手段となり得るか？
• RQ4 B⁻ → K*⁻ρモードにおけるユニタリティ三角形の角度γの決定は、Ncにどの程度依存するか？
• RQ5 非因子化寄与およびρ共振子の符号に起因する理論的不確実性は、BrおよびCP非対称性にどの程度の影響を与えるか？

主な発見

• B⁻ → K*⁻ρ⁰における直接CP対称性の破れは最大45％に達し、このモードではCP非対称性の強い信号が示唆される。
• B⁻ → K*⁻ωでは直接CP対称性の破れが約25％にのぼり、新しい物理や強い位相の信号として顕著な感度を示す。
• B⁻ → ρ⁻ωでは直接CP非対称性が-10％であり、顕著なQCDペンギン項の寄与によって駆動されている。
• B⁻ → ρ⁻ωは、ペンギン振幅が強化されているため、B⁻ → ρ⁻ρ⁰に比べてユニタリティ三角形の角度αをより有望に決定できる。
• B⁻ → K*⁻ρは、Ncに依存しない性質と非可視なtreeレベルの寄与があるため、ユニタリティ三角形の角度γを抽出する上で好ましいチャネルである。
• 非因子化寄与およびρ共振子パラメータの符号に起因する理論的不確実性は、BrおよびCP非対称性に測定可能な影響を及ぼすことが判明した。