[論文レビュー] Recent Charm Results From CLEO

A. J. S. Smith|arXiv (Cornell University)|May 31, 2002

Particle accelerators and beam dynamics参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、CESRにおけるCLEOが取得した $e^+e^-$ データ9 fb$^{-1}$ を用いて、$D^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$ 衰変のダリーツプロット解析を実施し、二重カビボ・スプリングされた衰変 $D^0 \to K^{*+}(892)\pi^-$ が、分岐率 $(0.6 \pm 0.3 \pm 0.2)\%$ で観測され、カビボ有利モードに対して $(-3 \pm 11 \pm 8)^\circ$ の強い位相シフトを示した。また、$D^0 \to K^{*+}e^-\bar{\nu}_e$ を通じて $D^0$-$\overline{D^0}$ 混在に対して95%信頼水準で $R_{\rm mix} < 0.87\%$ の厳密な上限を設定し、標準模型を超える新しい物理の制約に寄与した。

ABSTRACT

We describe two recent results using data collected with the CLEO detector at the CESR e+e- collider at energies near the Upsilon(4S). The first is a Dalitz plot analysis of the decay D0-&gt;K0spi+pi-. We observe a rich structure including the decay D0-&gt;K*+pi- which may be produced by D0-D0bar mixing or doubly Cabibbo-suppressed decays. We also search for D0-D0bar mixing in the decay D0-&gt;K*+e-nuebar. We observe no events and limit the mixing parameter R_mix to be less than 0.87% at the 95% confidence level.

研究の動機と目的

• ダリーツプロット解析を用いて、$D^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$ における $D^0$-$\overline{D^0}$ 混在および二重カビボ・スプリングされた衰変の探索を目的とする。
• 多体 $D$ 衰変を用いた軽いメソンおよびグルーオン候補の分光学的スペクトルを測定することを目的とする。
• $D^0 \to K^{*+}e^-\bar{\nu}_e$ 衰変における $CP$ 違反パラメータ $R_{\rm mix}$ の測定を通じて、$D^0$-$\overline{D^0}$ 混在を制約することを目的とする。
• カビボ有利および二重カビボ・スプリングされた振幅間の強い位相シフト $\delta_s$ を抽出し、$x$ および $y$ 混在パラメータを解明することを目的とする。

提案手法

• 相対論的ブライト＝ヴァイナー形式およびブレット＝ヴァイスコフ形式因子を用いて、共鳴および非共鳴振幅をモデル化するため、変数 $M^2(\pi^+\pi^-)$ および $M_{RS}$ を用いた最大尤度フィットをダリーツプロットに実施した。
• $K^0_S$ は $\pi^+\pi^-$ 組み合わせから再構成され、頂点フィットを実施し、信頼水準が $10^{-4}$ 以上であることを要件とした。$D^0$ コンパニオンは $D^{*+} \to D^0\pi_s^+$ を用い、遅いパイオンを用いて $D^0$/$\overline{D^0}$ タグの識別を実施した。
• エネルギー放出 $Q = M^* - M - m_\pi$ を用いて信号領域を定義し、コア幅は $220 \pm 4$ keV、$D^*$ 動量カットは $2.0$ GeV/$c$ 以上とした。
• $D^0 \to K^{*+}e^-\bar{\nu}_e$ モードでは、イベントのスラスト、遅いパイオン、$D^0$ の娘粒子の方向を用いてニュートリノを擬似再構成した。最適な重みはモンテカルロシミュレーションから導出された。
• 固有時間分布は $t^2 e^{-t}$ の依存性でフィットし、信号生成数を抽出した。$R_{\rm mix}$ は誤符号と正しい符号のイベント数比を用いて制約された。
• 系統的不確実性は、フィットパラメータ、共鳴モデルの選択、バックグラウンドサイドバンド領域の変更により評価された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 二重カビボ・スプリングされた衰変 $D^0 \to K^{*+}(892)\pi^-$ の分岐率および強い位相は何か？
• RQ2 $D^0 \to K^{*+}e^-\bar{\nu}_e$ 衰変において $D^0$-$\overline{D^0}$ 混在は観測可能か？
• RQ3 $D^0$-$\overline{D^0}$ 混在の寄与は $K^0_S\pi^+\pi^-$ 最終状態にどのように影響を与え、ダリーツプロット構造にどのように現れるか？
• RQ4 $D^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$ 衰変におけるカビボ有利および二重カビボ・スプリングされた振幅間の強い位相シフト $\delta_s$ は何か？
• RQ5 この解析において、$CP$ 違反は数パーセントレベルで観測可能か？

主な発見

• $D^0 \to K^{*+}(892)\pi^-$ 衰変は、カビボ有利モードに対して分岐率 $(0.6 \pm 0.3 \pm 0.2)\%$ で観測された。
• $K^{*+}(892)\pi^-$ と $K^{*+}(892)^{-}\pi^+$ 振幅間の強い位相シフトは、$(-3 \pm 11 \pm 8)^\circ$ として測定された。
• ダリーツプロット解析において、$D^0$ および $\overline{D^0}$ 衰変で数パーセントレベルの $CP$ 違反効果は観測されなかった。
• $D^0$-$\overline{D^0}$ 混在パラメータ $R_{\rm mix}$ は、$D^0 \to K^{*+}e^-\bar{\nu}_e$ 衰変モードを用いて95%信頼水準で $0.87\%$ 未満に制限された。
• ダリーツプロットフィットには18の共鳴および非共鳴寄与が含まれており、$K^{*}(892)^{-}$ モードが全フィット分率の $67.2\%$ を占めた。
• $K_{0}(1430)^{-}$ および $K^{*}(1680)^{-}$ 共鳴は顕著な寄与を示し、フィット分率はそれぞれ $8.0\%$ および $2.3\%$ であった。