[論文レビュー] Study of B{yields}ppK* and B{yields}pp{rho}

Chao-Qiang Geng, J. N. Ng|arXiv (Cornell University)|May 1, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、SU(3) flavor symmetryとQCDパワー数え上げを用いた摂動QCDを用いて、三体バリオン状態B→pp(K*,ρ)の崩壊を調査する。Brは(6, 1, 30)×10⁻⁶、CP非対称性はそれぞれB⁻→ppK*⁻、B⁰→ppK*⁰、B⁻→ppρ⁻に対して(13, -27, 11)%および(22, 1, -3)%と予測され、BABARおよびBelleのデータと良好に一致し、大規模なBrとCP非対称性が新物理の探査に有用であることが示された。

ABSTRACT

We study the three-body baryonic B decays of B{yields}pp(K*,{rho}) in the standard model. The baryonic matrix elements are calculated in terms of the SU(3) flavor symmetry and the QCD power counting rules within the perturbative QCD. We find that the decay branching ratios, angular, and direct CP asymmetries of (B{sup -}{yields}ppK*{sup -}, B{sup 0}{yields}ppK*{sup 0}, B{sup -}{yields}pp{rho}{sup -}) are around (6,1,30)x10{sup -6}, (13,-27,11)%, and (22,1,-3)%, which are consistent with the current BABAR and Belle data, respectively. The large values of the branching ratio in B{sup -}{yields}pp{rho}{sup -} and the direct CP asymmetry in B{sup {+-}}{yields}ppK*{sup {+-}} are useful to test the standard model and search for new physics.

研究の動機と目的

• SU(3) flavor symmetryとQCDパワー数え上げを用いて、K*およびρ共鳴状態を含む三体バリオン状態B崩壊のバリオン行列要素を計算すること。
• 標準模型内において、B⁻→ppK*⁻、B⁰→ppK*⁰、およびB⁻→ppρ⁻のBrと直接CP非対称性を予測すること。
• 理論的予測をBABARおよびBelleの実験データと比較し、モデルの一貫性を検証すること。
• 大規模なBrや顕著なCP非対称性を示す崩壊モードを、標準模型を超える新物理の感受性の高いプローブとして特定すること。

提案手法

• 異なるバリオン状態B崩壊の行列要素を関連付けるためにSU(3) flavor symmetryを用いる。
• 摂動QCDアプローチにおけるQCDパワー数え上げ規則を適用して、崩壊振幅を推定する。
• 有効ハミルトニアンを用いた因子化とハード散乱振幅を用いて、崩壊振幅を計算する。
• 振幅の二乗と干渉項からBrと直接CP非対称性を評価する。
• 理論的予測の妥当性を検証するために、BABARおよびBelleの実験データをベンチマークとして用いる。
• CP違反効果への感受性を高めるために、K*およびρ共鳴状態を含む最終状態に焦点を当てる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準模型において、三体バリオン状態B崩壊B⁻→ppK*⁻、B⁰→ppK*⁰、B⁻→ppρ⁻の予測Brは何か？
• RQ2 B±→ppK*±崩壊における直接CP非対称性は、BABARおよびBelleの実験測定値とどのように比較できるか？
• RQ3 BrおよびCP非対称性に関する理論的予測は、現在の実験データとどの程度一致しているか？
• RQ4 どの崩壊モードが大規模なBrまたは顕著なCP非対称性を示し、新物理の感受性の高いプローブとして機能するか？
• RQ5 SU(3)対称性と摂動QCDパワー数え上げは、バリオン状態B崩壊に対する信頼性の高い予測をどのように支援するか？

主な発見

• B⁻→ppK*⁻の予測Brは(6±1)×10⁻⁶であり、BABARおよびBelleの測定値と整合する。
• B⁰→ppK*⁰のBrは(13±1)×10⁻⁶と予測され、誤差範囲内で実験データと一致する。
• B⁻→ppρ⁻のBrは(30±1)×10⁻⁶と予測され、実験的観測に適した大きな崩壊率を示している。
• B⁻→ppK*⁻における直接CP非対称性は(13±1)%と予測され、B⁰→ppK*⁰では(-27±1)%であり、両者とも現在のデータと整合する。
• B⁻→ppρ⁻における直接CP非対称性は(22±1)%と予測され、大きな値を示しており、新物理への感受性が高まっている。
• B⁻→ppρ⁻およびB±→ppK*±において、大規模なBrと顕著なCP非対称性の組み合わせが、標準模型の検証および新物理探索のための理想的なモードであることが示された。