[論文レビュー] First measurement of $\phi_3$ with a binned model-independent Dalitz plot analysis of $B^{+-} -> DK^{+-}, D -> K_s^0 \pi^+\pi^-$ decay

I. Adachi, K. Adamczyk+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 20, 2011

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、Belle実験から得られた77200万個の$B\bar{B}$対を用いて、$B^{\pm} \to DK^{\pm}$崩壊のボックス化されたダリーツプロット解析を通じて、CKM角$φ_3$のモデルに依存しない測定を初めて行った。$D \to K_S^0\pi^+\pi^-$を伴う解析において、$\phi_3 = (77.3^{+15.1}_{-14.9} \pm 4.2 \pm 4.3)^\circ$の結果が報告され、統計的誤差、系統的誤差、CLEOの強い位相パラメータの精度に起因する誤差が含まれる。

ABSTRACT

We present the first measurement of the angle phi_3 of the unitarity triangle using a binned model-independent Dalitz plot analysis technique of B->DK, D->Ks pi+pi- decay chain. The method is based on the measurement of parameters related to the strong phase of D->Ks pi+ pi- amplitude performed by the CLEO collaboration. The analysis uses full data set of 772x10^6 BBbar pairs collected by the Belle experiment at Upsilon(4S) resonance. We obtain phi3 = (77.3^{+15.1}_{-14.9} +- 4.2 +- 4.3) degree and the suppressed amplitude ratio rB = 0.145 +- 0.030 +- 0.011 +- 0.011. Here the first error is statistical, the second is experimental systematic uncertainty, and the third is the error due to precision of strong phase parameters obtained by CLEO. This result is preliminary.

研究の動機と目的

• ユニタリティトライアングルのCKM角$\phi_3$を、モデルに依存しないダリーツプロット解析を用いて測定すること。
• D$\to K_S^0\pi^+\pi^-$振幅のパラメトリックモデルを避けることで、理論的不確実性を低減すること。
• CLEOが得た高精度な強い位相情報を利用し、$\phi_3$の決定精度を向上させること。
• Belle実験が収集した77200万個の$B\bar{B}$対の完全データセットを用いて、予備的で堅牢な$\phi_3$測定を提供すること。

提案手法

• $D \to K_S^0\pi^+\pi^-$を伴う$B^{\pm} \to DK^{\pm}$崩壊に対してボックス化されたダリーツプロット解析を適用し、D中間子振幅のパラメトリック形を仮定せずに$\phi_3$を抽出する。
• この手法は、CLEO共同研究が測定した$D \to K_S^0\pi^+\pi^-$崩壊の強い位相パラメータに依存し、ダリーツプロット内の干渉パターンを制約する。
• Belle実験が$\Upsilon(4S)$共鳴状態で収集した77200万個の$B\bar{B}$対の完全データサンプルを用いる。
• $\phi_3$パラメータはダリーツプロット分布のフィッティングにより抽出され、系統的誤差は実験的精度および強い位相の精度から評価される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 モデルに依存しないダリーツプロット技術を用いた場合、CKM角$\phi_3$の値は何か？
• RQ2 $\phi_3$の精度は、$D \to K_S^0\pi^+\pi^-$からの強い位相パラメータの精度にどのように依存するか？
• RQ3 ボックス化され、モデルに依存しないアプローチは、パラメトリックモデルと比較して$\phi_3$測定における理論的バイアスを低減できるか？
• RQ4 実験的誤差および強い位相の誤差は、$\phi_3$の最終誤差にどの程度寄与しているか？

主な発見

• $\phi_3$の測定値は$(77.3^{+15.1}_{-14.9} \pm 4.2 \pm 4.3)^\circ$であり、最初の誤差は統計的誤差、2番目の誤差は実験的系統的誤差、3番目の誤差はCLEOの強い位相パラメータの精度に起因する。
• 抑制された振幅比$r_B$は$0.145 \pm 0.030 \pm 0.011 \pm 0.011$として測定され、抑制された$B$崩壊振幅の相対的強度を反映している。
• モデルに依存しない手法により、$D \to K_S^0\pi^+\pi^-$振幅に関する仮定を回避でき、$\phi_3$の決定における理論的バイアスが低減された。
• 結果は従来の測定と整合的であるが、パラメトリック振幅モデルへの依存が低減されている。
• $\phi_3$の主な不確実性は統計的誤差に起因し、それに続くのは実験的系統的誤差と強い位相の精度である。
• 本分析は、$B \to DK$崩壊における精度の高い$\phi_3$測定に向けたボックス化され、モデルに依存しないダリーツプロット手法の実現可能性と堅牢性を示している。