[論文レビュー] Theoretical uncertainty in sin 2beta: An update

M. Ciuchini, M. Pierini+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 2, 2011

Neutrino Physics Research参考文献 4被引用数 21

ひとこと要約

この論文は、$SU(3)$フレーバー対称性と $B_d \to J/\psi \pi^0$ 衰えのデータを用いて、$B_d \to J/\psi K^0$ の「ゴールデンモード」からの $\sin 2\beta$ 抽出における理論的不確かさを更新している。$B_d \to J/\psi \pi^0$ のハドロン的アモジュタスをフィッティングし、対称性の制約を適用することで、理論的不確かさを $\Delta S_{B_d \to J/\psi K_S} = 0.00 \pm 0.02$ と推定した。これは、$\sin 2\beta$ にわずかだが無視できない補正をもたらし、将来の高精度データでも制御可能であることを示している。

ABSTRACT

The source of theoretical uncertainty in the extraction of sin 2beta from the measurement of the golden channel Bd -> J/psi K0 is briefly reviewed. An updated estimate of this uncertainty based on SU(3) flavour symmetry and the measurement of the decay Bd -> J/psi pi0 is also presented.

研究の動機と目的

• CKM角測定のための「ゴールデンモード」とされる $B_d \to J/\psi K^0$ 衰えモードからの $\sin 2\beta$ 抽出における理論的不確かさを低減すること。
• アモジュタスが因子分解せず、格子QCD や和則による信頼できる計算ができないという課題に対処すること。
• $SU(3)$ フレーバー対称性と $B_d \to J/\psi \pi^0$ の実験的データを用いて、理論的不確かさを引き起こす補助的アモジュタスを推定すること。
• LHCb や将来のスーパーベータファクトリーでの高精度測定に対しても有効な、データ駆動型の理論誤差推定を提供すること。

提案手法

• $SU(3)$ フレーバー対称性を用いて、$B_d \to J/\psi K^0$ のアモジュタスを、非カビボ・抑制でないアモジュタスを持つ $B_d \to J/\psi \pi^0$ 衰えと関連付ける。
• ベータファクトリーからの $B_d \to J/\psi \pi^0$ の時間依存測定を用いて、正規化されたハドロン的アモジュタス $\overline{A}_c$ と $\overline{A}_u$ を抽出する。
• 2010年ユニタリティトライアングルフィットのCKMパラメータを用い、因子化と $SU(3)$ 対称性の制約を加えて、$B_d \to J/\psi \pi^0$ データにフィットする。
• 抽出された $\overline{A}_u$ と相対位相を、対称性関係を介して $B_d \to J/\psi K^0$ に適用し、補正 $\Delta S_{B_d \to J/\psi K_S}$ を推定する。
• ロバストネスを保つために、$B_d \to J/\psi \pi^0$ の位相情報は無視し、$|\overline{A}_u| < 2.5$（4σ）の大きさの上限に焦点を当てる。
• 得られたアモジュタス制約を用いて、$S_{B_d \to J/\psi K_S}$ における理論的不確かさを計算し、これが $\sin 2\beta$ における不確かさにどのように対応するかを求める。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 補助的アモジュタスによる影響により、$B_d \to J/\psi K^0$ からの $\sin 2\beta$ 抽出における理論的不確かさは何か？
• RQ2 $SU(3)$ フレーバー対称性と $B_d \to J/\psi \pi^0$ データを用いて、この不確かさを引き起こすハドロン的アモジュタスを推定できるか？
• RQ3 改善されたデータを踏まえた場合、更新された理論誤差推定は、以前の推定とどのように比較できるか？
• RQ4 LHCb や将来のスーパーベータファクトリーで想定される高精度条件下でも、この手法が理論的不確かさを制御し続けられるか？
• RQ5 $SU(3)$ の破れ効果が最終的な不確かさ推定に与える影響は何か？

主な発見

• $S_{B_d \to J/\psi K_S}$ における理論的不確かさは $\Delta S_{B_d \to J/\psi K_S} = 0.00 \pm 0.02$ と推定され、理想化された $\sin 2\beta$ 抽出にわずかだが非ゼロの補正が加わることを示している。
• $B_d \to J/\psi \pi^0$ のアモジュタス $|\overline{A}_u|$ の大きさは $0.46 \pm 0.46$ に制限されており、$SU(3)$ 対称性と因子化の期待と整合的である。
• $B_d \to J/\psi \pi^0$ における $A_c$ と $A_u$ の相対強い位相は $(19 \pm 38)^\circ$ と推定され、正の値に傾向があるが、大きな不確かさを伴う。
• $B_d \to J/\psi K^0$ のフィッティングにより $S^{\text{th}} = 0.77 \pm 0.04$ が得られ、実験的値 $S^{\text{exp}} = 0.655 \pm 0.024$ と良好に一致しており、この手法の整合性を支持する。
• 将来の精度にわたってもこの手法はロバストである。$B_d \to J/\psi \pi^0$ データの進化が $B_d \to J/\psi K^0$ データと一致すると予想され、理論誤差の継続的制御が可能である。
• この結果は、$\sin 2\beta$ における理論的不確かさが、現在の実験的誤差と比較して無視できないが、$SU(3)$ を基盤とするデータ駆動型アプローチにより、しっかり制御可能で測定可能であることを示している。