[논문 리뷰] Measuring {beta} in B{yields}D{sup (*)+}D{sup (*)-}K{sub s} decays

T. E. Browder, Amaresh Datta외 2명|arXiv (Cornell University)|2000. 03. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 18

한 줄 요약

이 논문은 표준 B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻ 모드보다 분해율이 높은 약 1%인 B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 붕괴 모드에서 sin(2β)와 cos(2β)를 측정하는 것을 제안한다. 인과성과 무거운 하드론 카이랄 퍼티urbation 이론을 사용하여 시간에 따라 변하는 붕괴율을 통해 두 CP 위반 매개변수를 추출할 수 있으며, D⁎⁺Kₛ 질량 스펙트럼은 넓은 1⁺ p-파 Dₛ 메손을 식별하는 데 도움이 될 수 있다.

ABSTRACT

We consider the possibility of measuring both sin(2{beta}) and cos(2{beta}) in the KM unitarity triangle using the process B{sup 0}{yields}D{sup *+}D{sup *-}K{sub s}. This decay mode has a higher branching fraction [O(1%)] than the mode B{sup 0}{yields}D{sup *+}D{sup *-}. We use the factorization assumption and heavy hadron chiral perturbation theory to estimate the branching fraction and polarization. The time dependent rate for B{sup 0}(t){yields}D{sup *+}D{sup *-}K{sub s} can be used to measure sin(2{beta}) and cos(2{beta}). Furthermore, examination of the D{sup *+}K{sub s} mass spectrum may be the best way to experimentally find the broad 1{sup +} p-wave D{sub s} meson. (c) 2000 The American Physical Society.

연구 동기 및 목표

• CKM 유니타리 삼각형에서 CP 위반 매개변수를 측정하기 위한 새로운 붕괴 모드인 B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ를 탐색한다.
• O(1%)의 분해율을 가지는 모드를 활용하여 분해율 감도를 높여 실험적 실현 가능성을 향상시킨다.
• 시간에 따라 변하는 붕괴율에서 sin(2β)와 cos(2β)를 추출하여 유니타리 삼각형의 보다 완전한 결정을 가능하게 한다.
• D⁎⁺Kₛ 질량 스펙트럼이 넓은 1⁺ p-파 Dₛ 메손을 식별하는 데의 잠재력을 조사한다.

제안 방법

• B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 붕괴 과정의 분해율을 추정하기 위해 인과성 가정을 적용한다.
• 강한 상호작용 효과를 모델링하고 붕괴에서의 편광 패턴을 예측하기 위해 무거운 하드론 카이랄 퍼티urbation 이론을 적용한다.
• B⁰(t) → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ의 시간에 따라 변하는 붕괴율을 유도하여 CP 위반 관측량인 sin(2β)와 cos(2β)를 추출한다.
• 특히 1⁺ p-파 Dₛ 메손을 포함한 공진성 기여를 찾기 위해 D⁎⁺Kₛ 관측 질량 스펙트럼을 분석한다.
• 이론적 모델링을 통해 넓은 1⁺ Dₛ 상태를 그 붕괴 서명을 통해 관측할 수 있는지의 가능성을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 붕괴 모드는 CKM 유니타리 삼각형에서 sin(2β)와 cos(2β)를 측정하는 데 실현 가능한 채널이 될 수 있는가?
• RQ2 인과성과 무거운 하드론 카이랄 퍼티urbation 이론에 따라 B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ의 기대 분해율은 얼마인가?
• RQ3 B⁰(t) → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ의 시간에 따라 변하는 붕괴율은 어떻게 사용하여 두 CP 위반 매개변수를 동시에 추출할 수 있는가?
• RQ4 D⁎⁺Kₛ 질량 스펙트럼은 넓은 1⁺ p-파 Dₛ 메손의 존재를 드러낼 수 있는가?
• RQ5 이 모드는 표준 B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻ 모드에 비해 분해율과 감도 측면에서 어떤 실험적 이점이 있는가?

주요 결과

• B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 붕괴 모드는 약 1%의 분해율을 가지며, 이는 표준 B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻ 모드보다 뚜렷이 높다.
• B⁰(t) → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ의 시간에 따라 변하는 붕괴율은 유니티 삼각형에서 sin(2β)와 cos(2β)를 동시에 측정할 수 있도록 한다.
• 인과성과 무거운 하드론 카이랄 퍼티urbation 이론을 사용한 이론적 모델링은 이 붕괴에서 편광과 분해율을 측정할 수 있는 가능성을 뒷받침한다.
• D⁎⁺Kₛ 관측 질량 스펙트럼은 넓은 1⁺ p-파 Dₛ 메손을 실험적으로 탐지하기 위한 가장 유망한 채널로 확인된다.
• 이 연구는 이 붕괴 모드에서 CP 위반 매개변수를 추출하기 위한 теор적으로 탄탄한 프레임워크를 수립하여 유니티 삼각형 분석의 정밀도를 향상시킨다.