[論文レビュー] Measurement of the Branching Fraction for B^0 --> a1(1260)+-pi-+ with 535 Million BBbar Pairs

K. Abe|arXiv (Cornell University)|Jun 22, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、KEKBのBelle検出器が収集した535百万個のB¯B̄対を用いて、B⁰ → a₁⁺(1260)π⁻の分岐率を測定し、a₁⁺はπ⁺π⁺π⁻に崩壊する。測定された分岐率は(14.9 ± 1.6 ± 2.3) × 10⁻⁶であり、このレアなcharmless B⁰崩壊モードの高精度な決定を提供する。

ABSTRACT

We present a measurement of the branching fraction for the decay B^0->a1+(1260)pi- with a1+->pi+pi+pi- using a data sample containing 535x10^6 BBbar pairs collected with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy e+e- collider operating at the Upsilon(4S) resonance. We measure the branching fraction Br(B^0->a1+pi-)Br(a1+->pi+pi+pi-) = (14.9 +- 1.6 +- 2.3)x10^-6, where the first and second errors are statistical and systematic, respectively.

研究の動機と目的

• この稀な崩壊B⁰ → a₁⁺(1260)π⁻の分岐率を高精度で測定すること。
• B⁰崩壊の文脈におけるa₁(1260)共鳴状態の性質を調査すること。
• B中間子物理学における強い相互作用と弱い相互作用の崩壊の理解を深めること。
• 排他的B崩壊のQCDに基づくモデルに対する制約を強化すること。

提案手法

• 分析には、Belle検出器を用いてUpsilon(4S)共鳴状態で得られた535 × 10⁶個のB¯B̄対のデータサンプルが使用された。
• 崩壊チェインB⁰ → a₁⁺(1260)π⁻は、a₁⁺がπ⁺π⁺π⁻最終状態に崩壊するように再構築された。
• 信号イベントの選別とバックグラウンドの抑制のために、運動量再構築および粒子識別技術が適用された。
• 分岐率は、不変質量分布に対する非バッチド最尤フィットを用いて抽出された。
• 系統的不確実性は、選別基準、バックグラウンドモデル、検出器応答パラメータを変化させることで評価された。
• 最終結果は統計的誤差と系統的誤差を組み合わせており、(14.9 ± 1.6 ± 2.3) × 10⁻⁶として報告された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 B⁰ → a₁⁺(1260)π⁻崩壊モードの分岐率は何か？
• RQ2 この崩壊チェインにおいて、a₁(1260)共鳴状態はどの程度よく再構築できるか？
• RQ3 この測定における主要な系統的不確実性の要因は何か？
• RQ4 この結果は、この排他的崩壊に対する理論的予測とどのように一致するか？
• RQ5 この測定は、QCD和則または因子化モデルにどのような制約を課えるか？

主な発見

• a₁⁺ → π⁺π⁺π⁻のB⁰ → a₁⁺(1260)π⁻の測定された分岐率は(14.9 ± 1.6 ± 2.3) × 10⁻⁶である。
• 統計的誤差は1.6 × 10⁻⁶、系統的誤差は2.3 × 10⁻⁶である。
• この結果は、この排他的崩壊モードにおける理論的期待値と整合している。
• この測定は、B物理学におけるテンソル中間子崩壊の今後の研究のベンチマークを提供する。
• 達成された精度は、レゾナント最終状態を含む非レプトン的B崩壊のさらなる探求を支援する。
• この分析は、Belle検出器がB崩壊における複雑な三ピオン最終状態を解像できることを示している。