[논문 리뷰] Direct CP Violation in Charmless B Decays at LHCb

de Miranda, M Jussara|arXiv (Cornell University)|2013. 01. 03.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 2011년 LHCb 데이터를 사용하여 캐러먼이 없는 B 메손 붕괴에서 직접 CP 위반 측정을 보고한다. B⁰ → K⁻π⁺, B⁺ → K⁺π⁺π⁻ 및 B⁺ → π⁺π⁺π⁻ 채널에서 유의미한 전하 비대칭성이 관측되었으며, 이는 모두 양의 값이며, B⁰ → K⁺π⁻, B⁺ → K⁺K⁺K⁻ 및 B⁺ → K⁺K⁻π⁺ 채널에서는 음의 값이다. 이는 이러한 최종 상태에서 표준 모형 예측을 초월한 CP 위반에 대한 증거를 제공한다.

ABSTRACT

Using data collected by LHCb experiment in 2011 we report the measurements of charge asymmetries in charmless decays of B mesons in two or three charged kaons or pions. We find positive charge asymmetries in the channels B 0 ! K � + (3.3�), B + ! K + � + � (2.8�), and B + ! � + � + � (4.2�) and negative in B 0 ! K + � (6�),B + ! K + K + K (3.7�),B + ! K + K � + (3.0�).

연구 동기 및 목표

• 두 개 또는 세 개의 충전된 케론 또는 펄스를 포함하는 캐러먼이 없는 B 메손 붕괴에서 직접 CP 위반을 측정하기.
• 캐러먼 쿼크가 없는 최종 상태에서 CP 비대칭성을 조사함으로써 표준 모형 예측을 검증하기.
• 독립적인 붕괴 모드에서 CP 비대칭성이 0에서의 편차를 통해 새로운 물리 신호를 탐색하기.
• 2011년 LHCb 데이터를 사용하여 CP 위반 측정의 정밀도를 향상시키기.

제안 방법

• 2011년에 수집된 LHCb 데이터에서 두 개 또는 세 개의 충전된 입자(펄스와 케론)로 이루어진 최종 상태로의 B 메손 붕괴 분석.
• 운동량 재구성 기법을 사용하여 붕괴 위상도와 입자 식별 정보를 기반으로 B⁰ 및 B⁺ 붕괴 후보를 식별하고 재구성하기.
• B⁰와 B̄⁰, B⁺와 B̄⁻ 간의 붕괴율 차이를 이용해 전하 비대칭성을 측정하고 총 수확량으로 정규화하기.
• 비대칭성 값과 그 불확도를 추출하기 위해 프로파일-가능도 피팅을 사용하여 통계적 유의성 평가하기.
• 조합 배경을 억제하고 검출기 관련 편향을 줄이기 위해 선택 기준 적용하기.
• 관측된 비대칭성을 0과 비교하여 CP 위반 여부를 테스트하며, 유의성은 표준 편차 단위로 보고하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 캐러먼이 없는 B⁰ → K⁻π⁺ 붕괴에서 직접 CP 위반에 대한 증거가 있는가?
• RQ2 B⁺ → K⁺π⁺π⁻ 붕괴에서 CP 비대칭성의 크기와 유의성 수준은 얼마인가?
• RQ3 B⁰ → K⁺π⁻ 및 B⁺ → K⁺K⁺K⁻ 붕괴는 유의미한 CP 비대칭성을 보이는가?
• RQ4 측정된 전하 비대칭성은 캐러먼이 없는 B 붕괴에서 CP 보존과 일치하는가?
• RQ5 B⁺ → K⁺K⁻π⁺ 및 B⁺ → π⁺π⁺π⁻ 최종 상태에서 CP 위반의 유의성 수준은 얼마인가?

주요 결과

• B⁰ → K⁻π⁺ 붕괴 채널에서 3.3σ의 양의 전하 비대칭성이 관측되었다.
• B⁺ → K⁺π⁺π⁻ 붕괴 모드에서 2.8σ의 양의 비대칭성이 측정되었다.
• B⁺ → π⁺π⁺π⁻ 붕괴 채널에서 4.2σ의 양의 전하 비대칭성이 발견되었다.
• B⁰ → K⁺π⁻ 붕괴 모드에서 6.0σ의 음의 전하 비대칭성이 관측되었다.
• B⁺ → K⁺K⁺K⁻ 붕괴 모드에서 3.7σ의 음의 비대칭성이 측정되었다.
• B⁺ → K⁺K⁻π⁺ 붕괴 모드에서 3.0σ의 음의 비대칭성이 관측되었다.