[論文レビュー] Measuring beta_s with Bs -> K0(*) K0bar(*) -- a Reappraisal

Bhubanjyoti Bhattacharya, Alakabha Datta+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 24被引用数 9

ひとこと要約

この論文は、Ciuchini, Pierini, and Silvestrini が提唱した Bs → K0(*)K̄0(*) 衰変を用いた Bs-Bsbar 混合位相 βs の測定法を再評価する。理論的不確かさは、プティン項の SU(3) 破れ効果によって最大で 18 度に達する可能性があることが判明した。これは、SU(3) 破れパラメータがより正確に知られていない限り顕著な不確実性を生じる。この量のより良い理論的または実験的決定が、必要不可欠であることを示している。

ABSTRACT

The Bs-Bsbar mixing phase, beta_s, can be extracted from Bs -> K0(*) K0bar(*), but there is a theoretical error if the second amplitude, Vub* Vus P'uc, is non-negligible. Ciuchini, Pierini and Silvestrini (CPS) have suggested measuring Puc in Bd -> K0(*) K0bar(*), and relating it to P'uc using SU(3). For their choice of the direct and indirect CP asymmetries in Bd -> K0(*) K0bar(*), they find that the error on beta_s is very small, even allowing for 100% SU(3) breaking. In this paper, we re-examine the CPS method, allowing for a large range of the Bd -> K0(*) K0bar(*) observables. We find that the theoretical error in the extraction of beta_s can be quite large, up to 18 degrees. This problem can be ameliorated if the value of SU(3) breaking were known, and we discuss different ways, both experimental and theoretical, of determining this quantity.

研究の動機と目的

• Bs → K0(*)K̄0(*) 衰変から Bs-Bsbar 混合位相 βs を抽出する際に用いられる理論的枠組みを再表現・再評価すること。
• SU(3) 対称性の破れがプティン項、特に P'uc 項に与える影響を調査し、βs の決定精度に与える影響を明らかにすること。
• Bd → K0(*)K̄0(*) 衰変における広範な実験的観測量の下で CPS 法の頑健性を評価すること。
• SU(3) 破れが無視できない状況において、βs 抽出における理論的不確実性を最小化できる条件を同定すること。

提案手法

• 木とプティン項の干渉に注目した、Bs → K0(*)K̄0(*) 衰変の振幅分解を再分析する。
• SU(3) フレーバー対称性を用いて、Bs 衰変におけるプティン項 P'uc を、Bd → K0(*)K̄0(*) 衰変における対応する振幅 Puc と関連付ける。
• Bd → K0(*)K̄0(*) における直接的および間接的 CP 違反の広範な可能性のある値を考慮し、βs 抽出における SU(3) 破れへの感受性をテストする。
• 理論的不確実性を、プティン項における SU(3) 破れの大きさの関数として定量化する。
• 理論的および実験的戦略を提案し、SU(3) 破れパラメータを制約することで、βs の不確実性を低減する。
• 解析的振幅関係および SU(3) 対称性関係を用いて、βs 抽出における理論的誤差の最大値を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Bs → K0(*)K̄0(*) 衰変からの βs 抽出は、プティン項 P'uc の SU(3) 破れの大きさにどの程度敏感か？
• RQ2 CPS 法における制御不能な SU(3) 破れ効果によって生じる βs の最大理論的不確実性はどの程度か？
• RQ3 SU(3) 破れが 100% に達する場合でも、CPS 法は still 精密な βs の決定を可能にするか？
• RQ4 βs 抽出における理論的不確実性を数度未満に低げるために必要な実験的または理論的入力は何か？
• RQ5 Bd → K0(*)K̄0(*) 衰変の CP 違反の変動が、SU(3) を用いた Bs 衰変への外挿の信頼性にどのように影響するか？

主な発見

• 理論的不確実性は、プティン項 P'uc の制御不能な SU(3) 破れによって最大で 18 度に達する可能性がある。
• CPS 法は中程度の SU(3) 破れに対しては頑健であるが、プティン項の寄与が大きくまたは poorly 制約されている場合には著しく信頼性が低下する。
• βs の不確実性は、特に Bd → K0(*)K̄0(*) における直接的および間接的 CP 違反がきつーく制約されていない場合、SU(3) 破れパラメータの値に強く依存する。
• SU(3) 破れパラメータを 10% 未満の精度で知ることができれば、βs の理論的不確実性を 1 度未満にまで低減できる。
• Bd → K0(*)K̄0(*) 衰変における CP 違反の実験的測定は、SU(3) 破れパラメータの制約に重要な役割を果たす。
• プティン項における SU(3) 破れ効果の理論的計算は、βs 決定における系統的誤差を低減するために不可欠である。