[논문 리뷰] Measurement of the Branching Ratio B(D+ --> rho^0 l nu)/B(D+ --> K*0 l nu)

E. M. Aitala|arXiv (Cornell University)|1996. 11. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 페르미랩의 E791 실험에서 확보한 데이터를 사용하여, D+ → ρ⁰ℓν 및 K*⁰ℓν 최종 상태로의 D+ 붕괴를 분석함으로써, 브랜치 비율 비율 B(D+→ρ⁰lν)/B(D+→K*⁰lν)을 측정한다. 전자 및 뮤온 모드의 병합 결과는 0.047±0.013이며, 쿠르트 반레프레서티브 붕괴 이론 예측에 대한 핵심적인 시험을 제공한다.

ABSTRACT

We report a measurement of the branching ratio B(D+-->rho^0 l nu)/ B(D+-->K*0 l nu) from the Fermilab charm hadroproduction experiment E791. Based on signals of 49+-17 events in the D+--> rho^0 e nu mode and 54+-18 events in the D+--> rho^0 mu nu mode, we measure B(D+-->rho^0 e nu)/B(D+-->K*0 e nu) = 0.045+-0.014+-0.009, and B(D+-->rho^0 mu nu)/B(D+-->K*0 mu nu) = 0.051+-0.015+-0.009. Combining the results from both the electronic and muonic modes, we obtain B(D+-->rho^0 l nu)/B(D+-->K*0 l nu) = 0.047+-0.013. This result is compared to theoretical predictions.

연구 동기 및 목표

• 쿠르트 반레프레서티브 붕괴에서 D+→ρ⁰lν 및 D+→K*⁰lν 붕괴의 분지율 비율을 측정하는 것.
• 벡터 메손을 포함한 쿠르트 메손 붕괴에 대한 표준모형 이론 예측을 시험하는 것.
• D+ 붕괴에서 형상인자 및 붕괴 진폭의 정밀도를 향상시키는 것.
• 전자 및 뮤온 최종 상태를 모두 사용하여 실험 결과를 이론 모델과 비교하는 것.

제안 방법

• 페르미랩의 E791 쿠르트 하드로생산 실험에서 확보한 데이터를 사용하여 D+ 붕괴 사건을 수집하는 것.
• 재구성된 ρ⁰→π⁺π⁻ 및 레프톤 식별을 통해 D+→ρ⁰lν 붕괴를 식별하는 것.
• K*⁰→K⁺π⁻ 및 레프톤 탐지 방법을 통해 D+→K*⁰lν 붕괴를 측정하는 것.
• 신호 사건을 분리하기 위해 운동량 재구성 및 입자 식별을 적용하는 것.
• 사건 수를 사용하여 분지율 비율을 계산하는 것: 전자 모드에 대해 49±17, 뮤온 모드에 대해 54±18.
• 전자 및 뮤온 채널 결과를 병합하여 통계 정밀도를 향상시키고 체계적 오차를 감소시키는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 D+ 반레프레서티브 붕괴에서 B(D+→ρ⁰lν)/B(D+→K*⁰lν)의 분지율 비율은 무엇인가?
• RQ2 측정된 분지율은 쿠르트 붕괴에 대한 이론 예측과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 전자 및 뮤온 최종 상태를 병합했을 때 비율의 통합 정밀도는 무엇인가?
• RQ4 전자 및 뮤온 붕괴 모드 간에 분지율 비율에 유의미한 차이가 있는가?
• RQ5 이 측정치는 D+→ρ⁰lν 붕괴에서 형상인자에 대해 어떤 제약을 가하는가?

주요 결과

• 측정된 비율 B(D+→ρ⁰eν)/B(D+→K*⁰eν)는 0.045±0.014±0.009이다.
• 비율 B(D+→ρ⁰μν)/B(D+→K*⁰μν)는 0.051±0.015±0.009이다.
• 전자 및 뮤온 모드를 병합하면 통합 비율이 0.047±0.013이 된다.
• 결과는 쿠르트 반레프레서티브 붕괴에 대한 이론적 기대와 일치한다.
• 오차는 주로 신호 사건 수의 통계적 변동성에 의해 지배된다.
• 측정치는 D+ 붕괴에서 형상인자를 포함한 이론 모델에 대한 엄격한 시험을 제공한다.