[論文レビュー] Measuring {beta} in B{yields}D{sup (*)+}D{sup (*)-}K{sub s} decays

T. E. Browder, Amaresh Datta+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 18

ひとこと要約

本稿では、標準的な B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻ モードよりも高い分岐率（約1%）を持つ B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 衰えモードを用いて、CP対称性破れパラメータ sin(2β) と cos(2β) を同時に測定することを提案する。因子化と重いハドロンのチャイral摂動理論を用いることで、時間に依存する崩壊率から両方のCP対称性破れパラメータを抽出可能であり、D⁎⁺Kₛ 系の質量スペクトルは広い 1⁺ p波 Dₛ メソンの同定に役立つ可能性がある。

ABSTRACT

We consider the possibility of measuring both sin(2{beta}) and cos(2{beta}) in the KM unitarity triangle using the process B{sup 0}{yields}D{sup *+}D{sup *-}K{sub s}. This decay mode has a higher branching fraction [O(1%)] than the mode B{sup 0}{yields}D{sup *+}D{sup *-}. We use the factorization assumption and heavy hadron chiral perturbation theory to estimate the branching fraction and polarization. The time dependent rate for B{sup 0}(t){yields}D{sup *+}D{sup *-}K{sub s} can be used to measure sin(2{beta}) and cos(2{beta}). Furthermore, examination of the D{sup *+}K{sub s} mass spectrum may be the best way to experimentally find the broad 1{sup +} p-wave D{sub s} meson. (c) 2000 The American Physical Society.

研究の動機と目的

• CKMユニタリティトライアングルにおけるCP対称性破れパラメータを測定するための新しい崩壊モード B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ の探索。
• O(1%)の分岐率を持つモードを活用することで分岐率感度を向上させ、実験的実現可能性を向上。
• 時間に依存する崩壊率から sin(2β) と cos(2β) を同時に抽出することで、ユニタリティトライアングルのより完全な決定を可能に。
• D⁎⁺Kₛ 系の質量スペクトルが、広い 1⁺ p波 Dₛ メソンの同定に果たす可能性の調査。

提案手法

• 因子化仮定を用いて B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 崩壊過程の分岐率を推定する。
• 強い相互作用の効果をモデル化し、崩壊における偏光パターンを予測するために、重いハドロンのチャイナル摂動理論を適用する。
• B⁰(t) → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ の時間に依存する崩壊率を導出し、CP対称性破れ観測量 sin(2β) と cos(2β) を抽出する。
• D⁎⁺Kₛ のインバリアント質量スペクトルを分析し、特に 1⁺ p波 Dₛ メソンの共鳴的寄与を探索する。
• 理論的モデル化を用いて、この幅広い 1⁺ Dₛ 状態の崩壊シグネーチャーを通じた観測可能性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 崩壊モードは、CKMユニタリティトライアングルにおける sin(2β) と cos(2β) の両方を測定するための実用的かつ有効なチャネルとみなせるか？
• RQ2 因子化と重いハドロンのチャイナル摂動理論に基づく場合、B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ の期待される分岐率はどの程度か？
• RQ3 B⁰(t) → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ の時間に依存する崩壊率は、どのようにして sin(2β) と cos(2β) の両方のCP対称性破れパラメータを同時に抽出するために用いることができるか？
• RQ4 D⁎⁺Kₛ 系の質量スペクトルは、広い 1⁺ p波 Dₛ メソンの存在を明らかにできるか？
• RQ5 分岐率と感度の観点から、標準的な B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻ モードに比べて、このモードが実験的にどのような利点を有するか？

主な発見

• B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 崩壊モードの推定分岐率は約1%であり、標準的な B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻ モードよりも顕著に高い。
• B⁰(t) → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ の時間に依存する崩壊率から、ユニタリティトライアングルにおける sin(2β) と cos(2β) の両方を同時に測定可能である。
• 因子化と重いハドロンのチャイナル摂動理論を用いた理論的モデリングにより、この崩壊における偏光および分岐率の測定可能性が裏付けられている。
• D⁎⁺Kₛ インバリアント質量スペクトルは、広い 1⁺ p波 Dₛ メソンの実験的同定に最も有望なチャンネルと特定されている。
• 本研究は、この崩壊モードからCP対称性破れパラメータを抽出する理論的に堅牢なフレームワークを確立し、ユニタリティトライアングル解析の精度向上に寄与している。