[論文レビュー] Measurement of alpha/phi2 in Bo --> pi pi, rho pi and rho rho

J. Dalseno|arXiv (Cornell University)|Jan 10, 2011

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

ひとこと要約

本論文では、B⁰ → ππ、ρπ、およびρρの崩壊から、Υ(4S)共鳴状態におけるBaBarおよびBelle実験のデータを用いて、CKM角α（φ₂）の更新測定を提示する。時間に依存するCP非対称性を分析し、アイソスピン対称性を用いてプルーフィングの影響を低減することで、実験的精度を向上させ、複数の最終状態で一貫した結果が得られ、標準模型の予測を支持する。

ABSTRACT

We present a summary of the measurements of the CKM angle, alpha (phi2), performed by the BaBar and Belle experiments which collect BBbar pairs at the Y(4S) resonance produced in asymmetric e+ e- collisions. We discuss the measurements of the branching fractions and CP asymmetries in the B --> pi pi, rho pi and rho rho final states that lead to constraints on alpha (phi2).

研究の動機と目的

• B⁰ → ππ、ρπ、およびρρ崩壊モードを用いて、CKM角α（φ₂）を高精度で決定すること。
• 直接的および混合誘発CP非対称性の測定を通じて、標準模型によるCP対称性の破れの記述を検証すること。
• B → ππおよびB → ρρ系においてアイソスピン対称性を用いて、プルーフィングの理論的不確実性を低減すること。
• 複数の崩壊モードにわたるφ₂の一貫性ある制約を提供し、グローバルなユニタリティトライアングルフィットを改善すること。

提案手法

• 時間に依存するCP非対称性解析を、崩壊系列Υ(4S) → B⁰B̄⁰ → fCP fTag、∆t = tCP − tTag を用いて実施。
• 時間に依存する崩壊率からACP（直接的CP非対称性）およびSCP（混合誘発CP非対称性）を測定：P(∆t, q) = e^−|∆t|/τB⁰ / (4τB⁰) × [1 + q(ACP cos ∆md∆t + SCP sin ∆md∆t)]。
• アイソスピン対称性を用いてB → ππおよびB → ρρモードの振幅を関連付け、プルーフィング寄与が存在する中でもφ₂を抽出可能にする。
• B⁰ → (ρπ)⁰のダリッツプロットにおける強相位の変化を含めた振幅解析により、干渉効果を解明。
• BaBar（467百万個のBBペア）およびBelle（535百万個のBBペア）のデータを組み合わせ、統計的精度を向上。
• アイソスピン三角形関係式：A+0 = 1/√2 A+− + A00 および A−0 = 1/√2 A+− + A00 を用いて、∆φ₂を決定し、φ₂の不確実性を解消。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 B⁰ → ππ、ρπ、およびρρ崩壊から、現在のCKM角α（φ₂）の実験的制約は何か？
• RQ2 これらの崩壊における直接的および混合誘発CP非対称性は、標準模型の予測からどの程度ずれているか？
• RQ3 アイソスピン対称性は、プルーフィング寄与を分離し、φ₂を抽出するためにどの程度効果的に機能するか？
• RQ4 小さな崩壊断面積にもかかわらず、B⁰ → ρ⁰ρ⁰モードがグローバルなφ₂制約に与える影響は何か？
• RQ5 BaBarおよびBelleの結果は、異なる崩壊モードにおいてどのように比較できるか？また、φ₂の統合世界平均は何か？

主な発見

• BaBarはB⁰ → π+π−でACP = +0.25 ± 0.08 ± 0.02およびSCP = −0.68 ± 0.10 ± 0.03を測定し、6.3σの有意なCP対称性の破れを示している。
• BelleはB⁰ → π+π−でACP = +0.55 ± 0.08 ± 0.05およびSCP = −0.61 ± 0.10 ± 0.04を測定し、5.5σのCP対称性の破れの証拠を示している。
• B⁰ → ρ+ρ−では、BaBarがACP = 0.01 ± 0.15 ± 0.06およびSCP = −0.17 ± 0.20+0.05−0.06を、BelleがACP = +0.16 ± 0.21 ± 0.07およびSCP = +0.19 ± 0.30 ± 0.07を報告している。
• BaBarはB → ρρからφ₂ = (92.4+6.0−6.5)°を決定したが、Belleはφ₂ = (91.7 ± 14.9)°を測定し、両者とも誤差範囲内で一致している。
• B⁰ → (ρπ)⁰では、BaBarがφ₂ = (87+4.5−13)°を、Belleが68.3%信頼水準で68° < φ₂ < 95°の制約を得ており、良好な一致が得られている。
• CKMfitterおよびUfitterによる世界平均は、それぞれφ₂ = (89.0+4.4−4.2)°およびφ₂ = (91.4 ± 6.1)°であり、実験および崩壊モード間で一貫性があることが示されている。