[論文レビュー] LHCb Results on Semileptonic B/B$_s$/$\Lambda_b$ Decays

C. Bozzi|arXiv (Cornell University)|Mar 18, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、LHCbが√s = 7および8 TeVのpp衝突データ3 fb⁻¹を用いて、B、B$_s$、およびΛ$_b$ハドロンの半レプトン崩壊を測定した。charm-μon対を再構築し、頂点分離を用いてbハドロンの飛行方向を特定することで、LHCbはbハドロン生成分率を高精度で決定し、B$_s$系における半レプトン崩壊CP非対称性の測定を、これまでで最も精度の高いものに達成した。

ABSTRACT

Studies of semileptonic decays of b hadrons with the LHCb experiment are reported. In particular, measurements of the b hadron production fractions at the LHC and Bs semileptonic decays in P-wave charmed mesons are presented. An outlook of the LHCb potential in measuring the CKM matrix elements Vub and Vcb, as well as decays involving taus, is given.

研究の動機と目的

• LHCにおけるB$^0$およびB$^+$メソンに対するB$_s$およびΛ$_b$ハドロンの生成分率を測定すること。
• B$_s$系における半レプトン崩壊CP非対称性の、これまでで最も精度の高い測定を実施すること。
• 排他的半レプトン崩壊解析を通じて、将来のCKM行列要素|V$_{cb}$|および|V$_{ub}$|の決定を可能にすること。
• P波のcharmメソンおよび励起状態を再構築することで、包含的半レプトン幅の構成を調査すること。
• ニュートリノ再構築の課題にもかかわらず、B → D(∗)τ⁻ν崩壊の測定可能性を検討すること。

提案手法

• 最終状態にD$^0$、D$^+$、D$_s^+$、またはΛ$_c^+$とミューオンを含む半レプトン崩壊を再構築し、頂点分離を用いてbハドロンの起源を特定する。
• 即時性のcharm背景を抑制するために、インパクトパラメータの要件を適用する。
• q²とハドロン質量（m(D$_s^+$μ)またはm(Λ$_c^+$μ)）の2次元フィットを用いて、信号成分を分離し、バックグラウンドを推定する。
• bハドロン静止系における一次および二次頂点の分離を用いて、2重の不確実性を伴うニュートリノ運動量再構築を実施する。
• 3 fb⁻¹のデータサンプルを用いて、線形性（η）および横運動量（p$_T$）のビンごとに生成分率を測定する。
• D$^0$K$^\pm$またはD$^0$p最終状態の再構築により、クロスフィード寄与を考慮し、アイソスピン対称性を用いて下位崩壊効果を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHCにおけるB$_s$およびΛ$_b$ハドロンの生成分率は、B$^0$およびB$^+$メソンに対してそれぞれどのように測定されるか？
• RQ2 B$_s$系における半レプトン崩壊CP非対称性の、最も精度の高い測定値は何か？
• RQ3 B$_s$およびΛ$_b$の排他的半レプトン崩壊は、|V$_{cb}$|および|V$_{ub}$|を高精度で決定するために使用可能か？
• RQ4 P波のcharmメソンおよび励起状態は、包含的半レプトン幅にどの程度寄与しているか？
• RQ5 ニュートリノ再構築の課題があるにもかかわらず、B → D(∗)τ⁻ν崩壊の測定はLHCbで可能か？

主な発見

• B$_s$の生成分率は、fs/(fu + fd) = 0.134 ± 0.004（統計）± 0.011（系誤差）−0.010（系誤差）であり、p$_T$依存性は顕著でない。
• Λ$_b$の生成分率は、f$_{\Lambda b}$/(fu + fd) = (0.404 ± 0.017（統計）± 0.027（系誤差）± 0.105（系誤差）) × [1 − (0.031 ± 0.004)p$_T$]（GeV単位）として測定され、p$_T$依存性を示した。
• B$_s$ → D$_{s2}^{*+}$ Xμνの半レプトン崩壊の初観測が報告され、B$_s$ → D$_{s1}^{+}$ Xμνの測定がこれまでで最も精度の高かった。
• B$_s$ → D$_s^+$ Xμν崩壊において達成されたq²分解能は約0.4 GeV²であり、Bファクトリーの測定と同等の精度であった。
• q²とm(D$_s^+$μ)の2次元フィットは、P波DメソンおよびD$^{*+}$を含む信号成分を効果的に分離できた。
• 3本のプリオンを伴うτ崩壊と4重の不確実性を伴うニュートリノ再構築を用いた、B → D(∗)τ⁻ν崩壊の測定可能性が示された。