[論文レビュー] Tests of CPT symmetry in B0-B0bar mixing and in B0 to c cbar K0 decays

Klaus R. Schubert|arXiv (Cornell University)|Jul 20, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、BABAR実験から得られた470×10⁶個のB̄Bイベントを用いて、B⁰-B̄⁰混合およびB⁰→cc̄K⁰崩壊におけるCPT対称性の高精度な検証を提示する。エンタングルされたB⁰-B̄⁰対の時間に依存する崩壊率を分析することで、CPT破れパラメータRe(z)およびIm(z)を測定し、CPT不変性と整合的である結果を得るとともに、ローレンツ対称性の破れに対する制限を設定した。

ABSTRACT

Using the time dependences for the decays Y(4S) to B0B0bar to (ell^+- X)(c cbar K_S,L), we determine the three CPT-sensitive parameters Re (z) and Im (z) in B0-B0bar mixing and |Abar/A| in B0 to c cbar K0 decays. We find Im(z) = 0.010 +- 0.030 +- 0013, Re(z) = -0:065 +- 0.028 +- 0.014, and |Abar/A| = 0.999 +- 0.023 +- 0.017, in agreement with CPT symmetry. The Re(z) result provides a limit on one component of Lorentz-symmetry violation.

研究の動機と目的

• B⁰-B̄⁰混合におけるCPT対称性の検証を、混合振幅におけるCPT破れを表すパラメータzの測定によって行う。
• B⁰→cc̄K⁰崩壊におけるCPT破れを、B⁰およびB̄⁰の崩壊振幅AおよびA̅の比|A̅/A|を測定することで探る。
• エンタングルされたB⁰-B̄⁰対の時間に依存する崩壊率を用いて、zの実部を介してローレンツ対称性の破れに関する制約を設定する。
• 混合および崩壊時間に依存する振幅からの測定を統合することで、B⁰系におけるCPT検証の精度を向上させる。

提案手法

• Υ(4S) → B⁰B̄⁰崩壊によって生成されるエンタングルされたB⁰-B̄⁰対の時間に依存する崩壊率を用いる。一方のメソンはℓ±X（フレーバー固有のタグ）に、他方はcc̄K⁰（CP固有状態のタグ）に崩壊する。
• 8つの崩壊チャネルペアから抽出された16個の時間に依存する係数（C₁–C₈、S₁–S₈）に対するχ²フィットを用いて、Im(λ)、|λ|、Re(z)、Im(z)のパラメータを決定する。
• 有効ハミルトニアンの理論的枠組みをB⁰-B̄⁰混合および崩壊に適用し、zは(m₁₁−m₂₂)−i(Γ₁₁−Γ₂₂)/2を(Δm−iΔΓ/2)で割ったものとして定義され、CPT破れ効果を符号化する。
• 測定されたRe(z)を標準模型拡張（SME）の係数に接続する関係β^μΔa_μ = Re(z)×Δmを用い、ローレンツ対称性の破れに関する制約を得る。
• B⁰→cc̄K_SおよびB⁰→cc̄K_L崩壊における時間に依存する振幅を同時にフィットし、|q/p|、λ = qA̅/(pA)、および小さなパラメータRe(z)、Im(z)の効果を組み込む。
• 専用のコントロールサンプルおよびシミュレーションベースの補正を用いてシステムティック不確かさを扱い、結果を統計的誤差およびシステムティック誤差として報告する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CPT破れパラメータzの実部がゼロと整合的であるか。これはB⁰-B̄⁰混合におけるローレンツ対称性の破れがないことを示唆する。
• RQ2 CPT破れパラメータzの虚部がゼロと整合的であるか。これはB⁰-B̄⁰混合におけるCPT破れがないことを示唆する。
• RQ3 B⁰→cc̄K⁰崩壊における崩壊振幅比|A̅/A|がユニティと整合的であるか。これはCPT対称性が要求する条件である。
• RQ4 エンタングルされたB⁰-B̄⁰対の測定された時間に依存する崩壊率は、ローレンツ対称性の破れに関連する標準模型拡張（SME）の係数を制約できるか。

主な発見

• 測定されたIm(z) = 0.010 ± 0.030（統計的）± 0.013（システムティック）はゼロと整合的であり、B⁰-B̄⁰混合におけるCPT対称性を支持する。
• 測定されたRe(z) = -0.065 ± 0.028（統計的）± 0.014（システムティック）は、ローレンツ対称性の破れに関する制約を設定し、Δa₀ - 0.30Δa_z = (-1.9 ± 0.8 ± 0.4)×10⁻¹⁴ GeVに相当する。
• |A̅/A| = 0.999 ± 0.023 ± 0.017はユニティと整合的であり、B⁰→cc̄K⁰崩壊におけるCPT対称性の強力な証拠を示す。
• ΔΓ = 0の仮定のもとで結果は頑健であり、Re(λ)の符号の不確実性に依存せず、最終的なRe(z)およびIm(z)の値はこの曖昧性によって変わらない。
• 最終的なデータサンプルは470×10⁶個のB̄Bイベントを含み、以前のBABARおよびBelleの結果に比べて精度が著しく向上した。
• 測定されたRe(z)およびIm(z)の値は|q/p|の世界平均と整合的であり、統合フィットにより関連パラメータにおいて1%の精度でCPT不変性が確認された。