[논문 리뷰] Measurement of the $D^{\ast-}$ polarization in the decay $B^0 o D^{\ast -}τ^+ν_τ$

Belle Collaboration, A. Abdesselam외 459명|arXiv (Cornell University)|2019. 03. 07.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 35

한 줄 요약

본 연구는 B^{0}→D^{*−}τ^{+}ν_{τ}에서 D^{*−} 편광의 최초 측정치를 보고하며, F_{L}^{D^{*}} = 0.60 ± 0.08 (stat) ± 0.04 (syst)이다.

ABSTRACT

We report the first measurement of the $D^{\ast -}$ meson polarization in the decay $B^0 o D^{*-} τ^+ν_τ$ using the full data sample of 772$ imes 10^6$ $B\bar{B}$ pairs recorded with the Belle detector at the KEKB electron-positron collider. Our result, $F_L^{D^\ast} = 0.60 \pm 0.08 ({ m stat}) \pm 0.04 ({ m sys})$, where $F_L^{D^\ast}$ denotes the $D^{\ast-}$ meson longitudinal polarization fraction, agrees within about $1.7$ standard deviations of the standard model prediction.

연구 동기 및 목표

• 표준 모형의 세미타우론성 B 붕에서의 정밀 테스트를 유도한다.
• B^{0}→D^{*-}τ^{+}ν_{τ}에서 D^{*−} 편광 분수 F_{L}^{D^{*}}를 측정한다.
• 각도 관찰량이 잠재적 새로운 물리 기여에 얼마나 민감한지 탐구한다.
• 이 쇄에서 D^{*} 종방향 편광의 최초 실험적 결정치를 제시한다.

제안 방법

• KEKB에서 수집한 772×10^{6} Bar{B} 쌍의 전체 Belle 데이터 샘플을 활용한다.
• D^{*-}→ar{D}^{0}π−를 재구성하고 D^{*-} 기준 프레임에서 각도 분포를 분석한다.
• dΓ/dcosθ_hel ∝ (2F_{L}^{D^{*}}cos²θ_hel + (1−F_{L}^{D^{*}})sin²θ_hel)에서 헵실리도 각도 분포를 통해 F_{L}^{D^{*}}를 추출한다.
• 체계적 불확실성을 관리하고 결과를 대략 0.45인 표준모형 예측과 비교한다.
• 이 decay 채널에서 D^{*} 편광의 최초 측정을 제시한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 B^{0}→D^{*-}τ^{+}ν_{τ}에서의 종방향 편광 분수 F_{L}^{D^{*}}는 무엇인가?
• RQ2 측정된 F_{L}^{D^{*}}가 불확실성 내에서 SM 예측과 일치하는가?
• RQ3 이 결과가 b→cτν 전이에 잠재된 새로운 물리 기여를 어떻게 제한하는가?

주요 결과

• 측정된 F_{L}^{D^{*}} = 0.60로統계적 및 체계적 불확실성이 각각 ±0.08 및 ±0.04로 보고된다.
• 결과가 표준 모델 예측과 약 1.7 표준편차 범위 내에서 일치한다.
• 본Decay 채널에서 D^{*} 편광의 B^{0}→D^{*-}τ^{+}ν_{τ}의 최초 실험적 결정치를 제공한다.