[論文レビュー] Measurement of $CP$ asymmetry in the $D^{0} o K^0_S K^0_S$ decay at Belle

A. Abdesselam, I. Adachi+450 more|arXiv (Cornell University)|Sep 21, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 14

ひとこと要約

この論文は、Belle実験で得られた921 fb$^{-1}$のデータを用いて、$D^0 \to K^0_S K^0_S$崩壊における時間積分CP非対称性の測定を提示している。結果は$A_{CP} = (-0.02 \pm 1.53 \pm 0.17)">%であり、標準模型と整合的であり、従来の測定に比べて顕著な改善を示しており、主な系統的不確実性は正規化チャネル$D^0 \to K^0_S \pi^0$に起因している。

ABSTRACT

We report a measurement of the time-integrated $CP$ asymmetry in the neutral charm meson decay $D^0 o K^0_S K^0_S$ using 921~fb$^{-1}$ data collected at the $Υ(4S)$ and $Υ(5S)$ resonances with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy $e^+e^-$ collider. The observed asymmetry is $$ A_{CP}(D^0 o K^0_S K^0_S) = (-0.02 \pm 1.53 \pm 0.17) \%, $$ where the first uncertainty is statistical and the second systematic. This latter uncertainty is dominated by the error of the normalisation channel. The result is consistent with Standard Model expectations and improves the uncertainty with respect to previous measurement of this quantity by more than a factor of three.

研究の動機と目的

• 時間積分CP対称性破れ非対称性$A_{CP}$を、より高い精度で$D^0 \to K^0_S K^0_S$崩壊チャネルで測定すること。
• 特に正規化チャネル$D^0 \to K^0_S \pi^0$に起因する系統的不確実性を低減すること。
• 測定された$A_{CP}$が標準模型の予測と整合的であるかを検証し、標準模型を超える新しい物理を探索すること。
• CLEOおよびLHCbによる従来の測定と比較して、実験的不確実性を低減することで、新しい物理の感度を向上させること。

提案手法

• 分析には、KEK $B$-ファクトリーで取得された921 fb$^{-1}$のデータサンプルが使用された。
• 信号イベントは、運動量的制約と頂点フィッティングを用いて再構築され、$D^0 \to K^0_S K^0_S$崩壊が同定された。
• CP非対称性は、$D^0$および$D^{*\pm}$質量分布に対する非バッチド最尤フィットを用いて測定され、バックグラウンド寄与はサイドバンドとモンテカルロシミュレーションでモデル化された。
• 系統的不確実性は、信号形状パラメータの変動、ピークバックグラウンドの割合、$K^0/\bar{K}^0$物質相互作用効果、および正規化チャネル$K^0_S \pi^0$の$A_{CP}$を変動させることで評価された。
• 全系統的不確実性は、個々の寄与を平方和根で合成して得られ、正規化チャネルの$A_{CP}$不確実性が主な寄与であった。
• 最終的な$A_{CP}$は$(-0.02 \pm 1.53 \pm 0.17)\

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 時間積分CP非対称性$A_{CP}$の正確な値は$D^0 \to K^0_S K^0_S$崩壊チャネルでどの程度か？
• RQ2 測定された$A_{CP}$は標準模型の予測と比較してどうなっているか、また従来の実験結果とどう異なるか？
• RQ3 この測定における系統的不確実性の主な寄与源、特に正規化チャネルにおいては何か？
• RQ4 この測定は、標準模型を超える新しい物理の関心領域を探索できるか？
• RQ5 この測定の精度は、CLEOおよびLHCbによる従来の結果に比べてどの程度向上しているか？

主な発見

• 時間積分CP非対称性$A_{CP}$の測定値は$D^0 \to K^0_S K^0_S$で$A_{CP} = (-0.02 \pm 1.53 \pm 0.17)\%