[論文レビュー] CP violation and mixing in the charm sector at Belle, and current HFAG averages

B. R. Ko|arXiv (Cornell University)|Dec 21, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、現在のHFAG平均値をレビューし、charm mesonの混合およびCP違反パラメータの新しいBelle測定値を提示する。$D^0 \to K^0_S\pi^+\pi^−$および$D^0 \to h^+h^−$の時間に依存するダリーツ分析に加え、$D^+ \to K^0_S\pi^+$、$D^0 \to h^+h^−$、$D^+ \to K^0_S K^+$における直接CP不変性測定を用いて、Belleは顕著な直接CP不変性を発見しなかった。$ \Delta A^{hh}_{CP} = (-0.87 \pm 0.41)\%$はゼロから2.1σのずれを示し、LHCbおよびCDFの結果と整合的である。

ABSTRACT

Current HFAG averages of the mixing and CP violation parameters in the $D^0$ meson system is to be reviewed. We present recent Belle measurements of the mixing parameters $x$ and $y$ using $D^0 ightarrow K^0_Sπ^+π^-$, and $y_{CP}$ and $A_Γ$ from $D^0 ightarrow h^+h^-$, $D^0 ightarrow K^-π^+$, where $h$ denotes $K$ or $π$. Belle measurements of direct CP violation in $D^+ ightarrow K^0_Sπ^+$, $D^0 ightarrow h^+h^-$, and $D^+ ightarrow K^0_SK^+$ decays together with $ΔA^{hh}_{CP}$ are to be presented.

研究の動機と目的

• charmセクターにおける$D^0$混合およびCP違反パラメータの現在のHFAG平均値を更新・レビューすること。
• 時間に依存するダリーツ分析を用いた$D^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$崩壊から、混合パラメータ$x$および$y$の新しいBelle測定値を提示すること。
• $D^0 \to h^+h^-$および$D^0 \to K^- one^+$崩壊から$y_{CP}$および$A_{\Gamma}$を測定し、CP違反幅非対称性を調べること。
• $D^+ \to K^0_S\pi^+$、$D^0 \to h^+h^-$、$D^+ \to K^0_S K^+$崩壊における直接CP不変性の探索をし、$ \Delta A^{hh}_{CP}$を直接CP不変性の代理として用いること。
• charm崩壊における間接CP不変性の普遍性を検証し、LHCbおよびCDFの結果と比較すること。

提案手法

• P波、D波共鳴状態およびS波状態のK行列/LASSパラメータ化を含むアモーチュモデルを用いた、$D^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$崩壊の時間に依存するダリーツ分析。
• CP保存（$q/p = 1$）の下で、$\mathcal{M}(m^2_-, m^2_+, t)$のフィッティングにより$x$および$y$を抽出し、$\tau_{D^0} = 410.3 \pm 0.4$ fsからの制約を適用する。
• $y_{CP}$を、$CP$偶性（$D^0 \to h^+h^-$）と$CP$混合状態（$D^0 \to K^- one^+$）の寿命差から測定し、$y_{CP} = \tau_{K^- one^+}/\tau_{h^+h^-} - 1$として定義し、$\cos\theta^*$の角度依存性を考慮する。
• $D^+ \to K^0_S\pi^+$、$D^0 \to h^+h^-$、$D^+ \to K^0_S K^+$崩壊における直接CP不変性$A_{CP}$を、$|\cos\theta^*|$のビンごとに測定し、CP不変性を調べる。
• 普遍的な間接CP不変性を仮定した下で、$ \Delta A^{hh}_{CP} = A^{KK}_{CP} - A^{\pi\pi}_{CP}$を計算し、おおよその直接CP不変性を分離する。
• 実験依存の$A^{\overline{K}^0}_{CP}$寄与を差し引くことで、charm崩壊固有のCP不変性を分離する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Belleの$D^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$崩壊から得られた、$D^0$混合パラメータ$x$および$y$の現在の最良測定値は何か？
• RQ2 CP-偶性およびCP-奇性の$D^0$状態間の幅非対称性として表される$y_{CP}$によって、CP不変性の兆候があるか？
• RQ3 直接CP不変性は$D^+ \to K^0_S\pi^+$、$D^0 \to h^+h^-$、$D^+ \to K^0_S K^+$崩壊に現れるか？また、標準模型の予測と整合的か？
• RQ4 $\Delta A^{hh}_{CP}$は非ゼロの信号を示し、charm崩壊における直接CP不変性を示唆するか？また、LHCbおよびCDFの結果と比較するとどうなるか？
• RQ5 $D^+ \to \overline{K}^0 K^+$におけるCP不変性は、$\Delta A^{hh}_{CP}$の測定と整合的か？また、その不変性の起源について何を示唆するか？

主な発見

• Belleによる$D^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$崩壊からの$x = (0.56 \pm 0.19^{+0.03+0.06}_{-0.09-0.09})\%$および$y = (0.30 \pm 0.15^{+0.04+0.03}_{-0.05-0.06})\%$の測定は、現在までで最も感度が高い。
• $y_{CP} = (1.11 \pm 0.22 \pm 0.11)\%$は4.5σの有意性で観測され、CP-偶性およびCP-奇性状態間の幅非対称性を示唆する。
• $A_{\Gamma} = (-0.03 \pm 0.20 \pm 0.08)\%$は、幅非対称性における顕著なCP不変性を示さない。
• $A^{D^+ \to K^0_S\pi^+}_{CP} = (-0.363 \pm 0.094 \pm 0.067)\%$はゼロから3.2σのずれを示すが、$A^{\overline{K}^0}_{CP}$を差し引いた後、charm崩壊固有のCP不変性は$(-0.024 \pm 0.094 \pm 0.067)\%$となり、ゼロと整合的である。
• $\Delta A^{hh}_{CP} = (-0.87 \pm 0.41 \pm 0.06)\%$はゼロから2.1σのずれを示し、最近のLHCbおよびCDFの結果と一致する。
• $A^{D^+ \to \overline{K}^0 K^+}_{CP} = (-0.246 \pm 0.275 \pm 0.135)\%$は、$A^{\overline{K}^0}_{CP}$を差し引いた後、$(+0.082 \pm 0.275 \pm 0.135)\%$となり、顕著な非対称性は示さないが、大きな不確実性を伴う。