[論文レビュー] Observation of B+->Lambda_c+Lambda_c-K+ and B0->Lambda_c+Lambda_c^-K0 decays

The Belle Collaboration, N. Gabyshev|PubMed|Aug 6, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、KEKのBelle実験から得られたデータを用いて、二重 charmバリオンB崩壊 $B^+ \to \Lambda_c^+ \Lambda_c^- K^+$ および $B^0 \to \Lambda_c^+ \Lambda_c^- K^0$ の初回観測を報告している。測定された分岐率はそれぞれ $(6.5^{+1.0}_{-0.9}\pm1.1\pm3.4)\times10^{-4}$ および $(7.9^{+2.9}_{-2.3}\pm1.2\pm4.1)\times10^{-4}$ であり、統計的有意水準は15.4σおよび6.6σに達し、バックグラウンドを超える顕著な信号を示している。

ABSTRACT

We report the first measurements of the doubly charmed baryonic B decays B --> Lambda c+ Lambda c- K. The B+ --> Lambda c+ Lambda c- K+ decay is observed with a branching fraction of (6.5(-0.9)(+1.0)+/-1.1+/-3.4)x10(-4) and a statistical significance of 15.4sigma. The B0 --> Lambda c+ Lambda c- K0 decay is observed with a branching fraction of (7.9(-2.3)(+2.9)+/-1.2+/-4.1)x10(-4) and a statistical significance of 6.6sigma. The branching fraction errors are statistical, systematic, and the error resulting from the uncertainty of the Lambda c+ --> pK- pi+ decay branching fraction. The analysis is based on 357 fb(-1) of data accumulated at the Upsilon(4S) resonance with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy e+ e- collider.

研究の動機と目的

• 二重charmバリオンB崩壊である $\Lambda_c^+$ および $\Lambda_c^-$ バリオンを含む崩壊の観測と分岐率測定を目的とする。
• $b \to c\bar{c}s$ クォーク遷移のBメソン崩壊における力学的性質を調査すること。
• 三体崩壊の二重charm分岐率を二体崩壊のそれと比較すること。
• これらのレア崩壊における相空間効果とカラースクリーニングの役割を評価すること。

提案手法

• KEKのBelle実験から得た $e^+e^-$ 衝突データを用いて、$B^+ \to \Lambda_c^+ \Lambda_c^- K^+$ および $B^0 \to \Lambda_c^+ \Lambda_c^- K^0$ 崩壊を再構築する。
• $M_{\text{bc}}$ および $\Delta M_B$ を用いた運動量的制約を適用し、$B$ 粒子候補を特定する。
• ガウス型の信号形状と線形背景を用いて、$M(\Lambda_c^+)$ および $M(\Lambda_c^-)$ の質量分布に対して同時にフィットを行う。
• モンテカルロシミュレーションを用いて信号の平均値と幅のパラメータを固定し、バックグラウンド寄与を推定する。
• サイドバンド領域を評価して、信号を模倣する他の$B$崩壊からの寄与を推定する。
• 信号抽出における統計的整合性を確保しバイアスを低減するために、ブラインド分析を適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 この $B^+ \to \Lambda_c^+ \Lambda_c^- K^+$ 崩壊の分岐率は何か？ また、理論的予想と整合しているか？
• RQ2 この三体二重charm崩壊の分岐率は、二体崩壊 $B^+ \to \bar{\Xi}_c^0 \Lambda_c^+$ と比べてどう異なるか？
• RQ3 他の$B$崩壊からの寄与が $\Lambda_c^+ \Lambda_c^-$ 質量分布において顕著に見られるか？
• RQ4 なぜ観測された分岐率が、カラースクリーニングを受ける $B \to \Lambda_c^+ \Lambda_c^- K$ 崩壊の単純な推定値よりもはるかに大きいのか？
• RQ5 $\Lambda_c^+ \Lambda_c^-$ のインヴァリアント質量分布の相空間的挙動は、崩壊の力学的性質をどのように明らかにするか？

主な発見

• $B^+ \to \Lambda_c^+ \Lambda_c^- K^+$ 崩壊は15.4σの統計的有意水準で観測され、顕著な信号が確認された。
• $B^+ \to \Lambda_c^+ \Lambda_c^- K^+$ の分岐率は $(6.5^{+1.0}_{-0.9}\pm1.1\pm3.4)\times10^{-4}$ と測定され、系統的および統計的不確実性を含む。
• $B^0 \to \Lambda_c^+ \Lambda_c^- K^0$ 崩壊は6.6σの有意水準で観測され、信頼性の高いがやや弱い信号である。
• $B^0 \to \Lambda_c^+ \Lambda_c^- K^0$ の分岐率は $(7.9^{+2.9}_{-2.3}\pm1.2\pm4.1)\times10^{-4}$ であり、誤差の範囲で $B^+$ モードと整合的である。
• 他の$B$崩壊からのバックグラウンド寄与は無視できるほど小さく、$B^+$ では90%信頼水準で1.7件未満、$B^0$ では0.2件未満であったため、無視可能であると結論づけられた。
• 観測された分岐率は、二体崩壊 $B^+ \to \bar{\Xi}_c^0 \Lambda_c^+$ と同程度のオーダーであり、$b \to c\bar{c}s$ 遷移の力学的性質が類似していることを示唆している。