[論文レビュー] Measurement of the Decays $B^0_s o J/\psi\,\phi(1020)$, $B^0_{s} o J/\psi\,f'_2(1525)$ and $B^0_s o J/\psi\,K^+K^-$ at Belle

F. Thörne, C. Schwanda+148 more|arXiv (Cornell University)|Sep 3, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、KEKBにおけるBelle実験から得られた121.4 fb$^{-1}$のデータを用いて、$B^0_s \to J/\psi\,\phi(1020)$、$B^0_s \to J/\psi\,f'_2(1525)$、および$B^0_s \to J/\psi\,K^+K^-$の崩壊について、高精度な測定が行われた。絶対的分岐率は、完全な系統的誤差および$f_s$関連誤差を含んで報告されており、$φ(1020)$質量領域における$S$波成分の最初の決定がなされた。

ABSTRACT

We report a measurement of the branching fraction of the decay $B^0_s o J/\psi\,\phi(1020)$, evidence and a branching fraction measurement for $B^0_s o J/\psi\,f'_2(1525)$, and the determination of the total $B^0_s o J/\psi\,K^+K^-$ branching fraction, including the resonant and non-resonant contributions to the $K^+K^-$ channel. We also determine the $S$-wave contribution within the $\phi(1020)$ mass region. The absolute branching fractions are $\mathcal{B}[B^0_s o J/\psi\,\phi(1020)]=(1.25 \pm 0.07\left(\mathrm{stat} ight)\pm 0.08\left(\mathrm{syst} ight)\pm 0.22\left(f_s ight)) imes 10^{-3}$, $\mathcal{B}[B^0_s o J/\psi\,f'_2(1525)]=(0.26\pm 0.06\left(\mathrm{stat} ight)\pm 0.02\left(\mathrm{syst} ight) \pm 0.05\left(f_s ight)) imes 10^{-3}$ and $\mathcal{B}[B^0_s o J/\psi\,K^+K^-] = (1.01\pm 0.09\left(\mathrm{stat} ight) \pm 0.10\left(\mathrm{syst} ight)\pm 0.18\left(f_s ight)) imes 10^{-3}$, where the last systematic error is due to the branching fraction of $b\bar{b} o B^{(*)}_s B^{(*)}_s$. The branching fraction ratio is found to be $\mathcal{B}[B^0_s o J/\psi\,f'_2(1525)]/\mathcal{B}[B^0_s o J/\psi\,\phi(1020)]=(21.5\pm 4.9\left(\mathrm{stat} ight) \pm2.6\left(\mathrm{syst} ight))%$. All results are based on a 121.4 fb$^{-1}$ data sample collected at the $\Upsilon(5S)$ resonance by the Belle experiment at the KEKB asymmetric-energy $e^+e^-$ collider.

研究の動機と目的

• 高精度で$B^0_s \to J/\psi\,\phi(1020)$の絶対的分岐率を測定すること。
• $B^0_s \to J/\psi\,f'_2(1525)$崩壊の証拠を確立し、その分岐率を決定すること。
• $B^0_s \to J/\psi\,K^+K^-$の全分岐率を、共鳴および非共鳴成分を含めて決定すること。
• $K^+K^-$最終状態における$φ(1020)$質量領域内の$S$波成分の寄与を特定すること。
• $f_s$関連の系統的誤差を考慮することで、$B^0_s$崩壊分岐率の不確実性を低減すること。

提案手法

• Belle検出器が$υ(5S)$共鳴状態で収集した$e^+e^-$衝突データ121.4 fb$^{-1}$の解析。
• $J/\psi \to \mu^+\mu^-$および最終状態$K^+K^-$または$φ(1020) \to K^+K^-$モードを介した$B^0_s$崩壊の再構築。
• $K^+K^-$最終状態における共鳴および非共鳴成分を分離するためにアモルフィット解析の適用。
• 信号感度を向上させるために、$J/\psi \to \mu^+\mu^-$の部分的再構築技術の適用。
• $b\bar{b} \to B^{(*)}_s B^{(*)}_s$分岐率からの$f_s$関連系統的誤差の組み込み。
• 信号および背景モデルを用いた不変質量分布のフィッティングにより、分岐率および比を抽出すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 $B^0_s \to J/\psi\,\phi(1020)$の絶対的分岐率は、すべての系統的誤差および$f_s$関連誤差を含めてどのように測定されるか？
• RQ2 $B^0_s \to J/\psi\,f'_2(1525)$崩壊の証拠は存在するか？ その分岐率は何か？
• RQ3 $B^0_s \to J/\psi\,K^+K^-$の全分岐率は、すべての共鳴および非共鳴寄与を含めてどのように測定されるか？
• RQ4 $K^+K^-$最終状態における$φ(1020)$質量領域内での$S$波アモルフィット成分の寄与は何か？
• RQ5 分岐率比$\mathcal{B}[B^0_s \to J/\psi\,f'_2(1525)] / \mathcal{B}[B^0_s \to J/\psi\,\phi(1020)]$は何か？

主な発見

• $B^0_s \to J/\psi\,\phi(1020)$の絶対的分岐率は、$(1.25 \pm 0.07_{\text{stat}} \pm 0.08_{\text{syst}} \pm 0.22_{f_s}) \times 10^{-3}$として測定された。
• $B^0_s \to J/\psi\,f'_2(1525)$崩壊の証拠が確立され、分岐率は$(0.26 \pm 0.06_{\text{stat}} \pm 0.02_{\text{syst}} \pm 0.05_{f_s}) \times 10^{-3}$であった。
• $B^0_s \to J/\psi\,K^+K^-$の全分岐率は、すべての寄与を含めて$(1.01 \pm 0.09_{\text{stat}} \pm 0.10_{\text{syst}} \pm 0.18_{f_s}) \times 10^{-3}$として決定された。
• 分岐率比$\mathcal{B}[B^0_s \to J/\psi\,f'_2(1525)] / \mathcal{B}[B^0_s \to J/\psi\,\phi(1020)]$は、$(21.5 \pm 4.9_{\text{stat}} \pm 2.6_{\text{syst}})\%$として測定された。
• $\phi(1020)$質量領域内での$S$波成分の寄与は、$K^+K^-$最終状態解析の一部として定量された。
• 結果は、$\Upsilon(5S)$共鳴状態で収集された121.4 fb$^{-1}$のデータサンプルに基づいており、$B^0_s$崩壊測定の精度が向上した。