[論文レビュー] Observation of the DsJ(2317) and DsJ(2460) in B decays

The Belle Collaboration|arXiv (Cornell University)|Jul 16, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 9

ひとこと要約

この論文は、KEKのBelle実験のデータを用いて、$B \to DD_{sJ}^{*}(2317)$および$B \to DD_{sJ}^{*}(2460)$の崩壊の初観測を報告している。$D_{sJ}^{*}(2460) \to D_s\gamma$崩壊の角度分布解析は、$J^P = 1^+$の量子数割り当てを支持し、これがcharm- strange meson共鳴状態としてのスピンとパリティを確認するものである。

ABSTRACT

We report on a study of the B --> D DsJ(2317) and B --> D DsJ(2460) decays based on 123.7 x 10^6 BBar events collected with the Belle detector at KEKB. The B --> D DsJ(2317) and B --> D DsJ(2460) decays have been observed for the first time. We observe the DsJ(2317) decay to Ds pi0 and DsJ(2460) decay to the Ds* pi0 and Ds gamma final states. We also set the 90% CL upper limits for the decays DsJ(2317) --> Ds* gamma, DsJ(2460) --> Ds* gamma, DsJ(2460) --> Ds pi0 and DsJ(2460) --> Ds pi+ pi-.

研究の動機と目的

• B中間子崩壊における$B \to DD_{sJ}^{*}(2317)$および$B \to DD_{sJ}^{*}(2460)$崩壊の観測と分岐比の測定。
• ヘリシティ角分布解析を用いた$D_{sJ}^{*}(2460)$共鳴状態のスピンとパリティ量子数の特定。
• これらの共鳴状態の存在を高い統計的有意性で確立し、バックグラウンド寄与要因を除外すること。
• 分岐比測定における包括的な系統的不確かさ評価の実施。

提案手法

• KEKのBelle検出器を用いて、$B$崩壊が$DD_{sJ}^{*}(2317)$および$DD_{sJ}^{*}(2460)$最終状態に生成されるのを再構築する。
• 信号候補を同定するための$\Delta E$変数を用い、信号状態に対して5σ以上の有意性を要件とする。
• $D_{sJ}^{*}(2460) \to D_s\gamma$崩壊のヘリシティ角解析を実施し、$J=1$および$J=2$仮説の比較によってスピン量子数を推定する。
• 最大尤度フィットを適用して信号効率を抽出し、有意でない崩壊モードの上限を設定する。
• トラッキング、粒子識別、再構成効率を含む、制御崩壊およびモンテカルロシミュレーションを用いて系統的不確かさを推定する。
• $D_s$分岐比の不確かさ、特に$D_s \to \phi\pi^+$の25%の誤差を、系統的誤差の主因とみなして取り込む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 $B \to DD_{sJ}^{*}(2317)$崩壊の分岐比は何か？ また、統計的有意性で観測されているか？
• RQ2 $B \to DD_{sJ}^{*}(2460)$崩壊の分岐比は何か？ また、統計的有意性で観測されているか？
• RQ3 $D_{sJ}^{*}(2460)$共鳴状態のスピンとパリティ量子数は、角度分布解析によってどのように特定されたか？
• RQ4 特に$D_s$分岐比からの系統的不確かさが、最終的な分岐比測定にどのように影響するか？
• RQ5 信号領域に顕著なピーク型バックグラウンドや、他の$D_{sJ}^{*}$崩壊モードからのフィードダウン寄与は存在するか？

主な発見

• $D_{sJ}^{*}(2317)$共鳴状態は、$B \to DD_{sJ}^{*}(2317)$崩壊において、5σを超える統計的有意性で観測された。
• $D_{sJ}^{*}(2460)$共鳴状態は、$B \to DD_{sJ}^{*}(2460)$崩壊において、5σを超える統計的有意性で観測された。
• $D_{sJ}^{*}(2460) \to D_s\gamma$のヘリシティ角分布は、$J=1$仮説（$\chi^2/\text{n.d.f.} = 5/6$）と整合的であり、$J=2$仮説（$\chi^2/\text{n.d.f.} = 44/6$）とは整合しない。
• 分岐比測定における全体の系統的不確かさは30%と推定され、主に$D_s \to \phi\pi^+$分岐比の25%の不確かさに起因する。
• 信号領域に顕著なピーク型バックグラウンドやフィードアバック寄与は観測されず、観測された共鳴状態の純度が確認された。
• 制御崩壊モードとの照合により、$D_{sJ}^{*}(2317)$および$D_{sJ}^{*}(2460)$崩壊の測定分岐比は、世界平均値と整合的であることが確認された。