[논문 리뷰] An exploration of Bs→J/ψss¯

Robert Knegjens|arXiv (Cornell University)|2013. 08. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 31인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 Bs→J/ψη(′) 및 Bs→J/ψf0(980) 붕괴 모드를 통해 Bs→J/ψss¯ 혼합 위상 ϕs를 추출하는 것을 탐구하며, 강입자 불확실성을 어떻게 제어할 수 있는지 보여주고, 이러한 모드에서의 효과적 수명 측정이 ϕs와 붕괴 폭 차이 ΔΓs를 제약 조건으로 제시할 수 있음을 보여주며, 시간에 따라 변하는 분석과 보완적인 접근 방식을 제공한다.

ABSTRACT

Measurements of the Bs0−B¯s0 mixing phase ϕs appear to be converging towards the SM prediction, suggesting that contributions from New Physics (NP), if present, are small. This poses the question of whether smallish NP in ϕs can be distinguished from the hadronic uncertainties present in the interfering Bs decay mode. In this paper we discuss the potential of extracting ϕs from the decay modes Bs→J/ψη(′) and Bs→J/ψf0(980) and how their respective hadronic uncertainties can be controlled. In addition, we demonstrate how the branching ratios of the former decays can be used to estimate the η−−η′ mixing angles. Finally, we point out that effective lifetime measurements of decay modes such as the Bs→J/ψf0(980) can be used to constrain both ϕs and the Bs decay width difference ΔΓs, complementary to the usual time-dependent tagged analysis.

연구 동기 및 목표

• J/ψ와 경량 페시트로닉스 또는 스칼라 메존을 포함하는 붕괴 모드를 통해 Bs0−B¯s0 혼합 위상 ϕs를 측정할 수 있는지의 가능성을 평가하기 위해.
• Bs→J/ψη(′) 및 Bs→J/ψf0(980)와 같은 간섭 붕괴 모드에서 발생하는 강입자 불확실성 문제를 다루기 위해.
• Bs→J/ψη(′) 붕괴의 분해비를 이용하여 η−η′ 혼합 각도를 추정하는 방법을 탐색하기 위해.
• Bs→J/ψf0(980)에서의 효과적 수명 측정이 ϕs와 ΔΓs에 대해 독립적인 제약 조건을 제공할 수 있음을 보여주기 위해.
• 시간에 따라 변하는 태그된 분석과 대체 가능한 방법을 통해 Bs 시스템에서의 뉴 피직스를 탐색하기 위해.

제안 방법

• Bs→J/ψη(′) 및 Bs→J/ψf0(980) 붕괴에서 간섭을 통해 ϕs를 추출하기 위해 진폭 분석 기법과 진폭 기반 기법을 활용한다.
• 강입자 행렬 원소를 모델링하고 간섭 항에서 발생하는 불확실성을 제어하기 위해 이론적 프레임워크를 적용한다.
• Bs→J/ψη(′)의 분해비 측정을 통해 진폭 관계를 이용하여 η−η′ 혼합 각도를 제약 조건으로 제시한다.
• Bs→J/ψf0(980) 붕괴에서의 효과적 수명을 분석하여 시간 통합 관측량을 사용하여 ϕs와 ΔΓs에 대한 정보를 추출한다.
• 효과적 수명 방법을 표준 시간에 따라 변하는 태그된 분석과 비교하여 상호 보완적인 민감도를 강조한다.
• 작은 뉴 피직스 기여의 영향을 평가하기 위해 ϕs의 표준 모형 예측을 기준으로 삼는다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Bs→J/ψη(′) 및 Bs→J/ψf0(980) 붕괴에서 강입자 불확실성이 상당히 큰 상황에서도 ϕs를 신뢰할 만하게 추출할 수 있는가?
• RQ2 Bs→J/ψη(′) 붕괴의 분해비는 η−η′ 혼합 각도를 추정하는 데 어느 정도 활용될 수 있는가?
• RQ3 Bs→J/ψf0(980)에서의 효과적 수명 측정은 ϕs와 붕괴 폭 차이 ΔΓs를 어떻게 제약 조건으로 제시하는가?
• RQ4 효과적 수명 방법은 ϕs를 탐색하는 데 있어 전통적인 시간에 따라 변하는 태그된 분석과 어떤 방식으로 보완되는가?
• RQ5 이러한 붕괴 모드에서 작은 뉴 피직스 기여는 잔여 강입자 불확실성과 어떻게 구별될 수 있는가?

주요 결과

• Bs→J/ψη(′) 및 Bs→J/ψf0(980) 붕괴에서의 강입자 불확실성은 진폭 분석과 이론적 모델링을 통해 제어할 수 있다.
• Bs→J/ψη(′) 붕괴의 분해비는 η−η′ 혼합 각도를 추정하는 데 실용적인 방법을 제공한다.
• Bs→J/ψf0(980)에서의 효과적 수명 측정은 ϕs와 ΔΓs에 대해 시간에 따라 변하는 태그 없이도 보완적인 제약 조건을 제공한다.
• 효과적 수명 방법은 특히 시간에 따라 변하는 분석이 제한을 받는 상황에서 ϕs와 ΔΓs에 대한 민감도를 향상시킨다.
• 결과는 이러한 붕괴 모드가 작은 뉴 피직스 기여가 존재하는 상황에서도 정밀도가 높은 ϕs 탐색 도구로 유용하다는 것을 뒷받침한다.
• 실험적 ϕs 측정치가 표준 모형 예측에 수렴하는 것은 작은 뉴 피직스 효과와 일치하며, 이러한 붕괴 모드를 통해 이러한 효과를 탐색할 수 있다.