[論文レビュー] Hadronic Charm Decays and D Mixing

S. Stone|ArXiv.org|May 11, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、$ψ(3770)$共鳴状態におけるCLEO-c実験のデータを用いて、charmメソン崩壊の絶対的分岐比について更新され、高精度な測定を提示している。${\cal{B}}(D^0\to K^-\pi^+)=(3.87\pm0.06)\%$、${\cal{B}}(D^+\to K^-\pi^+\pi^+)=(9.12\pm0.19)\%$、および有効分岐比${\cal{B}}^{\rm eff}(D_S^+\to\phi\pi^+)=(3.49\pm0.39)\%$を報告しており、$D^0$-$\overline{D}^0$混合についても厳密な上限を設定し、CP対称性やT対称性の破れの証拠は見いだされなかった。

ABSTRACT

I discuss new results on absolute branching ratios of charm mesons into specific exclusive final states, Cabibbo suppressed decay rates, inclusive decays to $s\bar{s}$ mesons, limits on D^0 anti-D^0 mixing, CP violation and T violation. Preliminary results from CLEO-c now dominate the world average absolute branching fractions. For the most important normalization modes involving D^0 and D^+, the averages are B(D^0 -> K^- pi^+ = (3.87 +/- 0.06)%, and B(D^+ -> K^- pi^+ pi^+)= (9.12 +/- 0.19)%. For the Ds^+ CLEO-c measures B(Ds+ -> K^- K^+ pi^+)=(4.54^{+0.44}_{-0.42} =/- 0.25)%. Using this rate, I derive an effective branching ratio B(eff)(Ds^+ -> phi pi^+)=(3.49 +/- 0.39)%, that is appropriate for use in extracting other branching fractions that have often been measured relative to this mode. This number is compared with other determinations.

研究の動機と目的

• CLEO-cのデータを用いて、$D^0$、$D^+$、$D_S^+$崩壊の絶対的分岐比をより高い精度で決定すること。
• $D_S^+$崩壊の信頼性の高い正規化モードを確立するため、$D_S^+\to\phi\pi^+$の有効分岐比を導出すること。
• $D^0$-$\overline{D}^0$混合について厳密な上限を設定し、charm崩壊におけるCPおよびT対称性の破れを探索すること。
• 特にCabibbo抑制および二重Cabibbo抑制モードを含む、charm崩壊率の世界平均値を更新すること。
• $b$ヒッグス崩壊研究を支援するため、$b$崩壊の約99％を占めるcharm quark崩壊の理解を向上させること。

提案手法

• $\psi(3770)$共鳴状態における単一タグおよび二重タグ再構成を用い、$m_{\rm BC}$および$\Delta E$の再構成により絶対的分岐比を測定する。
• 単一タグおよび二重タグ事象を同時にフィッティングすることで、分岐比を直接抽出し、正規化モードへの依存度を最小限に抑える。
• $D$メソン候補を高純度で同定するために、ビーム制約質量（$m_{\rm BC}$）およびエネルギー差（$\Delta E$）を用いる。
• 干渉効果を考慮した上で、測定された${\cal{B}}(D_S^+\to K^-K^+\pi^+)$から、有効分岐比${\cal{B}}^{\rm eff}(D_S^+\to\phi\pi^+)$を導出する。
• ダリッツプロット分布および三重積相関を分析し、CPおよびT対称性の破れを探索する。
• CLEO-cの結果をPDGの平均値と組み合わせることで、主要な分岐比および混合の上限について、世界最高の精度を達成する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 $D^0\to K^-\pi^+$および$D^+\to K^-\pi^+\pi^+$崩壊の最も正確な絶対的分岐比は何か？
• RQ2 $D_S^+\to\phi\pi^+$の有効分岐比は何か？これは他の$D_S^+$崩壊測定における正規化に適している。
• RQ3 $D^0$-$\overline{D}^0$混合に関する現在の上限は何か？また、これは新しい物理の領域を探索しているか？
• RQ4 特に$D^0$および$D_S^+$崩壊において、CPまたはT対称性の破れの証拠はあるか？
• RQ5 更新された分岐比は、$B$メソン崩壊におけるcharmクォークの全生成率にどのように影響を与えるか？

主な発見

• CLEO-cのデータに基づき、世界平均の絶対的分岐比$D^0\to K^-\pi^+$は$(3.87\pm0.06)\%$と測定された。
• $D^+\to K^-\pi^+\pi^+$の絶対的分岐比は$(9.12\pm0.19)\%$であり、精度が著しく向上した。
• $D_S^+\to K^-K^+\pi^+$の分岐比は$(4.54^{+0.44}_{-0.42}\pm0.25)\%$と測定され、そこから有効分岐比が導出された。
• 有効分岐比${\cal{B}}^{\rm eff}(D_S^+\to\phi\pi^+)$は$(3.49\pm0.39)\%$と決定され、他の$D_S^+$崩壊測定における正規化に有用である。
• $D^0$-$\overline{D}^0$混合に関しては顕著な証拠は得られず、95%信頼水準で$|y'|<2.5\%$および$|x'^2|<7.2\times10^{-3}$の上限が得られた。
• CPまたはT対称性の破れに関しては観測されず、すべての非対称性が誤差の範囲内でゼロに一致した。