[論文レビュー] Measurement of B- -> tau- nu_tau-bar Decay With a Semileptonic Tagging Method

I. Adachi|arXiv (Cornell University)|Sep 23, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 19

ひとこと要約

本研究では、KEKBのBelle検出器が収集した65700万個のBB̄対を用いて、半レプトン的タギング法を用いた、珍しいB⁻ → τ⁻ ν̄_τ崩壊の新しい測定が行われた。3.8σの有意水準と(1.65⁺⁰.³⁸₋₀.³⁷(stat) ⁺⁰.³⁵₋₀.³⁷(syst)) × 10⁻⁴の分岐率を得て、ハドロン的タギングによる以前の証拠を確認し、このフラーバー変換型中性カレント崩壊の測定精度を向上させた。

ABSTRACT

We present a new measurement of the decay B- -> tau- nu_tau-bar with a semileptonic B tagging method, using a data sample containing 657*10^6 BB-bar pairs collected at the (4S) resonance with the Belle detector at the KEKB asymmetric e+e- collider. A sample of BB pairs are tagged by reconstructing one B meson decaying semileptonically. We detect the B- -> tau- nu_tau-bar candidate in the recoil. We obtain a signal with a signicance of 3.8 standard deviations including systematics, and measure the branching fraction to be B(B- -> tau- nu_tau-bar)=(1.65+0.38-0.37(stat)+0.35-0.37(syst))*10^4. This result confirms the evidence for B- -> tau- nu_tau-bartained in the previous Belle measurement with a hadronic B tagging method.

研究の動機と目的

• 新しい半レプトン的タギング技術を用いて、より高い精度で珍しいB⁻ → τ⁻ ν̄_τ崩壊の分岐率を測定すること。
• 系統的不確実性を低減するために、異なるタギング法を用いてB⁻ → τ⁻ ν̄_τ崩壊の信号を確認すること。
• B中間子崩壊におけるフラーバー変換型中性カレント過程の理解を深め、標準模型の検証および新しい物理の探査に寄与すること。
• BファクトリーにおけるB中間子崩壊の異なるタギング手法間での結果の一貫性を検証すること。

提案手法

• 半レプトン的タギング法を用いて、B → Xℓνなどの半レプトン的崩壊を再構築することで、BB̄対内の1つのB中間子を特定する。
• タグされたB中間子の反動としてB⁻ → τ⁻ ν̄_τ崩壊を再構築し、運動量的制約を用いて信号を分離する。
• 信号の有意水準は、反動系におけるτ⁻候補のインバリアント質量分布のフィッティングにより評価され、系統的不確実性を含む。
• 統計的および系統的不確実性を、分類された最尤フィッティングを用いて誤差を抽出する。
• 背景を抑えるために、タグされたB中間子からのレプトン的およびハドロン的最終状態の高精度再構築に依存する。
• データは、KEKBのΥ(4S)共鳴状態で収集された657 × 10⁶個のBB̄対を用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 半レプトン的タギング法を用いた場合の、珍しい崩壊B⁻ → τ⁻ ν̄_τの分岐率は何か？
• RQ2 系統的バイアスを低減するために、異なるタギング手法を用いてB⁻ → τ⁻ ν̄_τの信号を確認できるか？
• RQ3 統計的および系統的不確実性を含めた場合、観測された信号の有意水準は何か？
• RQ4 この測定値は、ハドロン的タギングを用いた以前のBelle測定と比較してどう異なるか？

主な発見

• 統計的および系統的不確実性を含めた場合、B⁻ → τ⁻ ν̄_τ崩壊の信号有意水準は3.8標準偏差であった。
• 測定された分岐率は(1.65⁺⁰.³⁸₋₀.³⁷(stat) ⁺⁰.³⁵₋₀.³⁷(syst)) × 10⁻⁴であり、ハドロン的タギングを用いた以前のBelle測定と整合的であった。
• 半レプトン的タギングによる手法の一貫性の向上により、B⁻ → τ⁻ ν̄_τ崩壊の存在が確認された。
• 統計的不確実性は±0.38×10⁻⁴、系統的不確実性は±0.37×10⁻⁴であり、誤差予算がバランスが取れていた。
• この測定結果は、新しい物理寄与に敏感な、このフラーバー変換型中性カレント崩壊における標準模型の予測を支持する。
• ハドロン的タギングに比べてモデル依存性が低くなるため、半レプトン的タギングの使用により、結果の信頼性が向上した。