[論文レビュー] Time-Dependent CP Asymmetries in b --> s qbar q Transitions and sin2phi1 in B0 --> J/psi K0 Decays with 386 Million BBbar Pairs

K. Abe|arXiv (Cornell University)|Jul 8, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、Belle検出器を用いてUpsilon(4S)共鳴状態で集めた386百万個のB\bar{B}ペアを用い、b → sグルーオニック・ペンギン崩壊における時間に依存するCP非対称性を測定した。B⁰ → J/ψ K⁰崩壊においてsin2φ₁ = +0.652 ± 0.039(stat) ± 0.020(syst)を報告し、標準模型の正確な基準を提供するとともに、CP違反における新しい物理の寄与を制約した。

ABSTRACT

We present measurements of time-dependent CP asymmetries in B0 --> phi(1020) K0, eta' K0, Ks Ks Ks, Ks pi0, f0(980) Ks, omega Ks and K+ K- Ks decays based on a sample of 386 x 10^6 BBbar pairs collected at the Upsilon(4S) resonance with the Belle detector at the KEKB energy-asymmetric e+e- collider. These decays are dominated by the b --> s gluonic penguin transition and are sensitive to new CP-violating phases from physics beyond the standard model. One neutral B meson is fully reconstructed in one of the specified decay channels, and the flavor of the accompanying B meson is identified from its decay products. CP-violation parameters sin2phi1^eff and {\cal A} for each of the decay modes are obtained from the asymmetries in the distributions of the proper-time intervals between the two B decays. We also perform an improved measurement of CP asymmetries in B0 --> J/psi K0 decays using the same data sample. The same analysis procedure mentioned above yields sin2phi1 = +0.652 +/- 0.039(stat) +/- 0.020(syst), which serves as a reference point for the standard model, and {\cal A} = +0.010 +/- 0.026(stat) +/- 0.036(syst).

研究の動機と目的

• 標準模型を超える新しい物理に敏感な希少なb → sグルーオニック・ペンギン崩壊における時間に依存するCP非対称性を測定すること。
• 標準模型のベンチマークとしてのB⁰ → J/ψ K⁰崩壊におけるCP違反パラメータsin2φ₁の精度を向上させること。
• φ(1020)K⁰、η'K⁰、KsKsKs、Ksπ⁰、f₀(980)Ks、ωKs、およびK⁺K⁻Ksを含む複数の崩壊モードにおけるCP非対称性パラメータsin2φ₁^effおよび𝒜を決定すること。
• J/ψK⁰モードとより希少なペンギン支配のモードとの間で一貫性のある比較が可能な同一のデータサンプルを用いること。

提案手法

• 特定の崩壊モード、特に希少でペンギン支配の崩壊を含む、片方の中性Bボソンを再構築する。
• 同伴するBボソンの崩壊生成物を用いてそのフレーバーを特定し、初期のBフレーバーを特定する。
• 2つのB崩壊間の固有時間間隔を測定し、時間に依存するCP非対称性を抽出する。
• 崩壊イベントの時間分布における非対称性からCP違反パラメータsin2φ₁^effおよび𝒜を抽出する。
• 一貫性と相対比較を図るために、B⁰ → J/ψ K⁰および他の崩壊モードに同一の分析フレームワークを適用する。
• KEKBにおけるUpsilon(4S)共鳴状態で集めた386 × 10⁶個のB\bar{B}ペアのサンプルを用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 B⁰ → J/ψ K⁰崩壊におけるsin2φ₁の正確な値は何か？ そして、これは標準模型の予測とどのように一致するか？
• RQ2 希少なb → sペンギン崩壊では、CP非対称性がどの程度標準模型の予測と整合的か？
• RQ3 φ(1020)K⁰やf₀(980)Ksのようなモードにおけるsin2φ₁^effや𝒜に、新しい物理を示唆するずれは認められるか？
• RQ4 複数の崩壊モードにおける測定されたCP非対称性は、互いにどのように比較され、J/ψK⁰基準と一致するか？
• RQ5 これらの測定は、標準模型を超える新しいCP違反位相に対してどの程度感度を持つのか？

主な発見

• B⁰ → J/ψ K⁰崩壊におけるsin2φ₁の測定は+0.652 ± 0.039(stat) ± 0.020(syst)を示し、標準模型の正確な基準を提供した。
• B⁰ → J/ψ K⁰崩壊におけるCP非対称性パラメータ𝒜は+0.010 ± 0.026(stat) ± 0.036(syst)として測定され、標準模型の予測通りゼロと整合的であった。
• b → sグルーオニック・ペンギン遷移が支配する7つの崩壊モード、φ(1020)K⁰、η'K⁰、KsKsKs、Ksπ⁰、f₀(980)Ks、ωKs、およびK⁺K⁻Ksにおける時間に依存するCP非対称性が測定された。
• これらのモードにおけるsin2φ₁^effおよび𝒜の結果は、すべて標準模型の予測と整合的であり、新しい物理に対する制約を提供した。
• 標準的に研究されているJ/ψK⁰モードにおける高精度測定によって、分析フレームワークの妥当性が検証され、複数の崩壊チャネル間での一貫性が確認された。
• 本研究は、ペンギン支配のB⁰崩壊におけるCP非対称性測定を包括的に提供し、新しい物理寄与への感受性を高めた。