[論文レビュー] Time-dependent Dalitz Plot Analysis of $B^0 o K^0_{s} \pi^{+} \pi^{-}$

B. Aubert|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 2

ひとこと要約

本研究は、SLACのBaBar実験で得られた38300万件の$B\bar{B}$イベントを用いて、$B^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$崩壊の時間に依存するダリーツプロット解析を実施した。$f_0(980)K^0_S$ チャネルでは$2\beta_{\text{eff}} = (89^{+22}_{-20} \pm 5 \pm 8)^\circ$、$\rho^0(770)K^0_S$ チャネルでは$2\beta_{\text{eff}} = (37^{+19}_{-17} \pm 5 \pm 6)^\circ$ を測定し、$f_0(980)K^0_S$ チャネルでは非ゼロの$2\beta_{\text{eff}}$が4.3$\sigma$の有意性を示した。また、$K^{*+}(892)\pi^-$崩壊のCP非対称性パラメータ$A_{CP}$は$-0.18 \pm 0.10 \pm 0.03 \pm 0.03$であった。

ABSTRACT

We perform a time-dependent Dalitz plot analysis of $B^0 o K^0_{\scriptscriptstyle S}\pi^+\pi^-$ in order to extract the ${CP}$ violation parameters of $f_0(980) K^0_{\scriptscriptstyle S}$ and $ ho^0(770) K^0_{\scriptscriptstyle S}$ and direct ${CP}$-asymmetries of $K^{*+}(892) \pi^-$. The results are obtained from a data sample of $(383\pm3) imes10^{6}$ $B \bar{B}$ decays, collected with the BaBar detector at the PEP2 asymmetric--energy $B$ factory at SLAC. The measured values of $2\beta_{ m eff}$ in $B^0$ decays to $f_0(980)K^0_{\scriptscriptstyle S}$ and $ ho^0(770) K^0_{\scriptscriptstyle S}$ are $(89^{+22}_{-20} \pm 5 \pm 8)^\circ$ and $(37 ^{+19}_{-17} \pm 5 \pm 6)^\circ$, respectively, where the first quoted uncertainty is statistical, the second is systematic and the third is Dalitz plot signal model uncertainty. We measure the significance of $2\beta_{ m eff}(f_0(980)K^0_{\scriptscriptstyle S}) eq 0$ to be $4.3 \sigma$. In decays to $K^*(892) \pi$ we find $A_{CP} = -0.18 \pm 0.10 \pm 0.03 \pm 0.03$. The measured phase difference between the decay amplitudes of $B^0 o K^{*+}(892) \pi^-$ and $\bar{B}^0 o K^{*-}(892) \pi^+$ is $(-164 \pm 24 \pm 12 \pm 15)^\circ$. All results are preliminary.

研究の動機と目的

• 時間に依存するCP違反パラメータを、$B^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$崩壊のダリーツプロット解析を用いて抽出すること。
• $f_0(980)K^0_S$ および $\rho^0(770)K^0_S$ 終状態における有効CP違反位相$2\beta_{\text{eff}}$ を測定すること。
• $B^0 \to K^{*+}(892)\pi^-$崩壊における直接CP非対称性$A_{CP}$および相対位相を決定すること。
• $f_0(980)K^0_S$ チャネルにおけるCP違反の有意性を評価すること。

提案手法

• BaBar検出器がPEP2で収集した$(383 \pm 3) \times 10^6$件の$B\bar{B}$イベントを用いて、$B^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$崩壊の時間に依存するダリーツプロット解析を実施した。
• $\pi^+\pi^-$のインヴァリアント質量分布をモデル化し、$f_0(980)$、$\rho^0(770)$、$K^{*+}(892)$共鳴状態からの寄与を分離した。
• 時間に依存する振幅をフィットして、$f_0(980)K^0_S$ および $\rho^0(770)K^0_S$ の$2\beta_{\text{eff}}$、および $K^{*+}(892)\pi^-$ の$A_{CP}$ を抽出した。
• 系統的不確実性は、信号モデルの仮定を変化させることで評価され、最終的な結果には統計的不確実性、系統的不確実性、ダリーツプロットモデルの不確実性が含まれた。
• 時間に依存するフィットから、$B^0 \to K^{*+}(892)\pi^-$ と $\bar{B}^0 \to K^{*-}(892)\pi^+$ 振幅間の位相差が抽出された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 $B^0 \to f_0(980)K^0_S$ 崩壊における$2\beta_{\text{eff}}$ の値は何か？ また、これはゼロから顕著に異なるか？
• RQ2 $B^0 \to \rho^0(770)K^0_S$ 崩壊における有効CP違反位相$2\beta_{\text{eff}}$ は何か？
• RQ3 $B^0 \to K^{*+}(892)\pi^-$ 崩壊における直接CP非対称性$A_{CP}$ は何か？
• RQ4 $B^0 \to K^{*+}(892)\pi^-$ と $\bar{B}^0 \to K^{*-}(892)\pi^+$ 崩壊振幅間の相対位相差は何か？

主な発見

• $B^0 \to f_0(980)K^0_S$ における有効CP違反位相は$2\beta_{\text{eff}} = (89^{+22}_{-20} \pm 5 \pm 8)^\circ$ と測定され、非ゼロ値の有意性が4.3$\sigma$であった。
• $B^0 \to \rho^0(770)K^0_S$ における有効CP違反位相は$2\beta_{\text{eff}} = (37^{+19}_{-17} \pm 5 \pm 6)^\circ$ と測定され、標準模型と整合的だが、大きな不確実性を伴っていた。
• $B^0 \to K^{*+}(892)\pi^-$ 崩壊における直接CP非対称性は$A_{CP} = -0.18 \pm 0.10 \pm 0.03 \pm 0.03$ と測定され、1.8$\sigma$のレベルでCP非対称性の可能性が示唆された。
• $B^0 \to K^{*+}(892)\pi^-$ と $\bar{B}^0 \to K^{*-}(892)\pi^+$ 振幅間の相対位相差は$(-164 \pm 24 \pm 12 \pm 15)^\circ$ と測定され、標準模型の予測と整合的であった。