[論文レビュー] Measurement of Time-Dependent CP-Violating Asymmetries in B0 Meson Decays to eta'K0L

B. Aubert, Collaboration, BABAR|ArXiv.org|Jul 20, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、PEP-IIにおけるB A B AR実験で収集された2億3200万対の$B\bar{B}$ペアを用いて、$B^0 \to \eta'K^0_L$崩壊における時間に依存するCP対称性破れの非摂動的測定を提示している。解析から$S = 0.60 \pm 0.31\ (\text{統計}) \pm 0.04\ (\text{系})$および$C = 0.10 \pm 0.21\ (\text{統計}) \pm 0.03\ (\text{系})$が得られ、$ \eta'K^0_S$および$ \eta'K^0_L$データの統合フィットにより$S = 0.36 \pm 0.13\ (\text{統計}) \pm 0.03\ (\text{系})$および$C = -0.16 \pm 0.09\ (\text{統計}) \pm 0.02\ (\text{系})$が得られ、これは$B^0 \to J/\psi K^0_S$崩壊で測定された$\sin 2\beta$値から2.8σのずれを示している。

ABSTRACT

We present a preliminary measurement of CP-violating parameters S and C from fits of the time-dependence of B0 meson decays to eta'K0L. The data were recorded with the BABAR detector at PEP-II and correspond to 232 10^6 BBbar pairs produced in e+e- annihilation through the Y(4S) resonance. By fitting the time-dependent CP asymmetry of the reconstructed B0 --> eta'K0L events, we find S = 0.60 +- 0.31 +- 0.04 and C = 0.10 +- 0.21 +- 0.03, where the first error quoted is statistical and the second is systematic. We also perform a combined fit using both eta'K0S and eta'K0L data, and find S = 0.36 +- 0.13 +- 0.03 and C = -0.16 +- 0.09 +- 0.02.

研究の動機と目的

• 232百万対の$B\bar{B}$ペアを用いた大規模なサンプルから$B^0 \to \eta'K^0_L$崩壊における時間に依存するCP対称性破れパラメータ$S$および$C$を測定すること。
• $B^0 \to J/\psi K^0_S$崩壊から得られる$\sin 2\beta$を介して、測定された$S$パラメータが標準模型予測と整合するかを評価すること。
• $\eta'K^0_L$および$\eta'K^0_S$データを同時にフィットすることで、より信頼性の高い$S$および$C$値を抽出し、精度を向上させること。
• PDF形状、SVTアライメント、バックグラウンド、ビームスポット効果などの系統的不確実性を評価・定量化すること。

提案手法

• PEP-IIにおけるB A B AR検出器を用いて$B^0 \to \eta'K^0_L$崩壊を再構築し、$\eta'$が$\eta\pi^+\pi^-$または$\rho^0\gamma$崩壊モードで生成されたイベントを選別する。
• 信号成分とバックグラウンド成分をモデル化した尤度関数を用いて、$B^0$崩壊時間分布に対する時間に依存するフィットを行い、CP対称性破れパラメータ$S$および$C$を抽出する。
• モンテカルロシミュレーションおよびデータ駆動手法を用いて、$B^0$タギング効率、$B^0$-$\bar{B}^0$混合、$B^0$崩壊時間分解能の補正を実施する。
• PDF形状、SVTアライメント、バックグラウンド寄与、ビームスポットパラメータ、信号モデルパラメータを変化させることで系統的不確実性を推定し、すべての要因を平方和で合成する。
• $\eta'K^0_S$および$\eta'K^0_L$両サンプルを用いた統合フィットを実施し、統計的精度を向上させ、不確実性を低減する。
• 擬似実験および制御サンプル（例：$B^0 \to J/\psi K^0_L$）を用いてフィット手順を検証し、バイアスが無視できる程度であり、期待される誤差と観測誤差が良好に一致することを確認する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 $B^0 \to \eta'K^0_L$崩壊におけるCP対称性破れパラメータ$S$の値は何か？ また、$B^0 \to J/\psi K^0_S$崩壊から得られる$\sin 2\beta$との比較ではどうなるか？
• RQ2 $B^0 \to \eta'K^0_L$崩壊におけるCP対称性破れパラメータ$C$の値は何か？ これは直接CP対称性破れに何を示唆するか？
• RQ3 $\eta'K^0_L$崩壊から得られた$S$および$C$パラメータが、$\eta'K^0_S$崩壊からのものと併合した場合にどのように比較されるか？
• RQ4 $B^0 \to \eta'K^0_L$崩壊における$S$および$C$の測定の主な系統的不確実性の要因は何か？
• RQ5 $B^0 \to J/\psi K^0_S$崩壊で測定された$\sin 2\beta$値から観測されたずれを考慮すると、$B^0 \to \eta'K^0_L$崩壊モードに新しい物理の証拠があるだろうか？

主な発見

• 解析では、$\eta\pi^+\pi^-$モードから$137 \pm 22$個、$\rho^0\gamma$モードから$303 \pm 49$個の$\eta'K^0_L$イベントが再構築された。
• $B^0 \to \eta'K^0_L$崩壊における測定された$S$パラメータは$S = 0.60 \pm 0.31\ (\text{統計}) \pm 0.04\ (\text{系})$であり、$B^0 \to J/\psi K^0_S$崩壊で測定された$\sin 2\beta = 0.722 \pm 0.040 \pm 0.023$と比較して2.8σのずれを示している。
• $B^0 \to \eta'K^0_L$崩壊における測定された$C$パラメータは$C = 0.10 \pm 0.21\ (\text{統計}) \pm 0.03\ (\text{系})$であり、誤差範囲内でゼロと整合している。
• $\eta'K^0_S$および$\eta'K^0_L$データの統合フィットでは、$S$パラメータは$S = 0.36 \pm 0.13\ (\text{統計}) \pm 0.03\ (\text{系})$、$C = -0.16 \pm 0.09\ (\text{統計}) \pm 0.02\ (\text{系})$と測定された。
• $S$の総系統的不確実性は0.04、$C$は0.03であり、主に$B\bar{B}$バックグラウンドとPDF形状の変動が支配的である。
• 擬似実験および制御サンプルを用いた検証により、フィットバイアスは無視できるほど小さく、期待される誤差と観測誤差が良好に一致していることが確認された。