[論文レビュー] Direct CP Violation in D -> hh Decays

Hai-Yang Cheng|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 18被引用数 2

ひとこと要約

この論文は、QCD因子化を用いて強い位相と崩壊振幅を推定する図式的手法を組み合わせ、単一のカビボ・スプライスドD → PP崩壊における直接CP対称性の破れを調査している。標準模型（SM）は直接CP非対称性差分∆adirCP ≈ −(0.14–0.15)%を予測するが、これはLHCbおよびCDFの測定値よりも著しく小さい。したがって、統計が高まれば確認された場合、これはSMを超える新しい物理を示唆する。

ABSTRACT

Evidence of CP violation in the charm sector has been observed recently by the LHCb and CDF Collaborations. The issue of whether it can be accommodated within the standard model (SM) is examined in this talk. We conclude that the CP asymmetry difference $\Delta a_{CP}^{ m dir}$ between $D^0 o K^+ K^-$ and $D^0 o \pi^+ \pi^-$ is of order $-(0.14\sim 0.15)%$. If the improved theoretical estimate of $\Delta a_{CP}^{ m dir}$ in the SM remains to be a few per mille and the experimental measurement continues to be large with more statistics in the future, it will be clear evidence of physics beyond the SM in the charm sector.

研究の動機と目的

• D0 → K+K−およびD0 → π+π−における観測された大きな直接CP非対称性差分が、標準模型（SM）で説明可能かどうかを評価すること。
• 図式的手法を用いて、charm崩壊における強い位相および崩壊振幅の理論的推定値の信頼性を評価すること。
• 測定された∆adirCPが、特に大きなペングイン振幅またはクロモ磁気デュポール演算子によって説明可能かどうかを検討すること。
• SMおよびNPモデルに基づいて、他の単一のカビボ・スプライスドD → PP崩壊における直接CP非対称性を予測すること。
• SMと新しい物理解釈の間を区別できる実験的観測量を特定すること。

提案手法

• フレーバーSU(3)対称性に基づくモデルに依存しない図式的手法を用い、カビボ有利D → PP崩壊からトポロジカル振幅（T, C, E, A）を抽出する。
• QCD因子化を用いて摂動的ペングイン振幅を推定し、非因子化的および最終状態相互作用効果を組み込む。
• ウィルソン係数を含む有効ハミルトニアンを用いて、特にクロモ磁気デュポール演算子O8gの新しい物理寄与をモデル化する。
• 理論的予測を∆adirCPの実験的データにフィットさせ、cNP8gやΣPなどの新しい物理パラメータを制約する。
• 強い位相および弱い位相を抽出するためのグローバルフィットを実施し、樹形振幅とペングイン振幅の干渉を含む。
• 異なる崩壊モード間の予測を比較し、SMとNPシナリオの間で直交するシグネチャを特定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 D0 → K+K−およびD0 → π+π−における大きな測定済み∆adirCPは、強い位相と崩壊振幅の信頼できる推定値を用いた標準模型（SM）で説明可能か？
• RQ2 SMにおける∆adirCPの理論的予測値は何か？ そして、LHCbおよびCDFの測定値と比較するとどうなるか？
• RQ3 特に大きなペングイン振幅または大きなクロモ磁気デュポール演算子によって、観測されたCP非対称性差分を説明可能か？
• RQ4 どの崩壊モードが、CP非対称性のSMとNP解釈を区別するのに最も感受性か？
• RQ5 放射性崩壊やアイソスピンの和則といった、SMとNPを明確に区別できる実験的観測量は何か？

主な発見

• SMは直接CP非対称性差分∆adirCP ≈ −(0.14–0.15)%を予測するが、これはLHCbおよびCDFの測定値∆adirCP ≈ −0.656%よりも2桁小さい。
• 観測された∆adirCPは、O(|Vcb Vub / Vcs Vus| αs / π) ∼ 10−4に基づく単純なSM推定と整合せず、非摂動的QCD効果または新しい物理の必要性を示唆する。
• 大きなクロモ磁気デュポール演算子（cNP8g ≈ 0.012ei14°）はデータを説明可能であり、D0 → π0π0、π0η、およびD+ → π+η′におけるCP非対称性を増幅させつつ、D+ → K+K0では抑制する。
• このモデルは、大きなペングインと大きなデュポール演算子のシナリオの間で、特にD0 → π0π0およびD+s → K+η′において直交するCP非対称性パターンを予測し、実験的区別が可能である。
• 放射性崩壊D → P+P−γにおいて、MPPがρまたはφピーク付近にある場合、クロモ磁気デュポール演算子が原因であれば、直接CP非対称性が数パーセントに達する可能性があり、明確なNPシグナルを提供する。
• 図式的手法により、非因子化的および最終状態散乱効果が顕著に現れ、1/mc補正および共鳴状態のFSIによりEおよびA振幅が増幅されていることが判明し、長距離ダイナミクスの重要性が示された。