[논문 리뷰] Recent Charm Results From CLEO

A. J. S. Smith|arXiv (Cornell University)|2002. 05. 31.

Particle accelerators and beam dynamics참고 문헌 1인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 CLEO에서 확보한 $e^+e^-$ 데이터 9 fb$^{-1}$ 를 사용하여 $D^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$ 붕괴의 달리츠 플롯 분석을 수행한다. 이로써 이중 코비보 억제 붕괴인 $D^0 \to K^{*+}(892)\pi^-$ 를 관측하였으며, 분해율은 $(0.6 \pm 0.3 \pm 0.2)\%$ 이고, 코비보 유리 모드 대비 강한 위상 이득은 $(-3 \pm 11 \pm 8)^\circ$ 로 측정되었다. 또한 $D^0 \to K^{*+}e^-\bar{\nu}_e$ 를 통해 $D^0$-$\overline{D^0}$ 혼합에 대해 95% 신뢰수준에서 $R_{\rm mix} < 0.87\%$ 의 엄격한 상한선을 설정하여 표준모형을 초월한 새로운 물리학에 대한 핵심 제약 조건을 제공한다.

ABSTRACT

We describe two recent results using data collected with the CLEO detector at the CESR e+e- collider at energies near the Upsilon(4S). The first is a Dalitz plot analysis of the decay D0-&gt;K0spi+pi-. We observe a rich structure including the decay D0-&gt;K*+pi- which may be produced by D0-D0bar mixing or doubly Cabibbo-suppressed decays. We also search for D0-D0bar mixing in the decay D0-&gt;K*+e-nuebar. We observe no events and limit the mixing parameter R_mix to be less than 0.87% at the 95% confidence level.

연구 동기 및 목표

• Dalitz 플롯 분석을 통해 $D^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$ 붕괴에서 $D^0$-$\overline{D^0}$ 혼합과 이중 코비보 억제 붕괴를 탐색한다.
• 다중체 $D$ 붕괴를 통한 경량 메손 및 글루온 후보자의 스펙트로스코피를 측정한다.
• $D^0 \to K^{*+}e^-\bar{\nu}_e$ 붕괴에서 $CP$ 위반 매개변수 $R_{\rm mix}$ 를 측정하여 $D^0$-$\overline{D^0}$ 혼합을 제약한다.
• 코비보 유리 및 이중 코비보 억제 진폭 간의 강한 위상 이득 $\delta_s$ 를 추출하여 $x$ 및 $y$ 혼합 매개변수를 해결한다.

제안 방법

• 상대론적 브라이트-바이너 형식과 블라트-바이스코프 형요소를 사용하여 공명 및 비공명 진폭을 모델링하기 위해 $M^2(\pi^+\pi^-)$ 와 $M_{RS}$ 를 변수로 사용하는 최대우도 적합을 수행한다.
• $K^0_S$ 는 정점 적합을 통해 $\pi^+\pi^-$ 쌍으로 재구성되며, 신뢰수준 > $10^{-4}$ 를 요구한다. $D^0$ 후보자는 $D^{*+} \to D^0\pi_s^+$ 를 통해 재구성되며, 느린 중입자를 사용하여 $D^0$/$\overline{D^0}$ 태깅을 수행한다.
• 신호 영역을 정의하기 위해 에너지 방출량 $Q = M^* - M - m_\pi$ 를 사용하며, 핵심 너비는 $220 \pm 4$ keV 이고, $D^*$ 운동량 절단값은 $> 2.0$ GeV/$c$ 이다.
• $D^0 \to K^{*+}e^-\bar{\nu}_e$ 모드에서는 이벤트의 주축, 느린 중입자 및 $D^0$ 자식 입자의 방향을 사용하여 중성미자를 의사 재구성한다. 최적의 가중치는 몬테카를로 시뮬레이션에서 유도된다.
• 적합된 적합 시간 분포는 $t^2 e^{-t}$ 의 의존성을 갖는다. 이를 통해 신호 수확량을 추출하고, 잘못된 서명과 올바른 서명 이벤트의 비율을 통해 $R_{\rm mix}$ 를 제약한다.
• 계산 오차는 적합 매개변수, 공명 모델 선택 및 배경 사이드밴드 영역을 변화시켜 평가된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이중 코비보 억제 붕괴인 $D^0 \to K^{*+}(892)\pi^-$ 의 분해율과 강한 위상은 무엇인가?
• RQ2 $D^0 \to K^{*+}e^-\bar{\nu}_e$ 붕괴에서 $D^0$-$\overline{D^0}$ 혼합을 관측할 수 있는가?
• RQ3 $D^0$-$\overline{D^0}$ 혼합은 $K^0_S\pi^+\pi^-$ 최종 상태에 어떤 기여를 하는가? 그리고 닐리츠 플롯 구조에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 $D^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$ 붕괴에서 코비보 유리 진폭과 이중 코비보 억제 진폭 간의 강한 위상 이득 $\delta_s$ 는 무엇인가?
• RQ5 이 분석에서 캐미온 붕괴에서 $CP$ 위반은 몇 퍼센트 수준에서 관측될 수 있는가?

주요 결과

• $D^0 \to K^{*+}(892)\pi^-$ 붕괴는 코비보 유리 모드 대비 분해율 $(0.6 \pm 0.3 \pm 0.2)\%$ 로 관측되었다.
• $K^{*+}(892)\pi^-$ 와 $K^{*+}(892)^{-}\pi^+$ 진폭 간의 강한 위상 이득은 $(-3 \pm 11 \pm 8)^\circ$ 로 측정되었다.
• 달리츠 플롯 분석에서 $D^0$ 및 $\overline{D^0}$ 붕괴에서 몇 퍼센트 수준의 $CP$ 위반 효과는 관측되지 않았다.
• $D^0$-$\overline{D^0}$ 혼합 매개변수 $R_{\rm mix}$ 는 $D^0 \to K^{*+}e^-\bar{\nu}_e$ 붕괴 모드를 사용하여 95% 신뢰수준에서 $0.87\%$ 이하로 제약되었다.
• 달리츠 플롯 적합에는 총 18개의 공명 및 비공명 기여가 포함되었으며, $K^{*}(892)^{-}$ 모드가 전체 적합 분획의 $67.2\%$ 를 차지했다.
• $K_{0}(1430)^{-}$ 와 $K^{*}(1680)^{-}$ 공명은 상당한 기여를 하였으며, 각각 $8.0\%$ 와 $2.3\%$ 의 적합 분획을 보였다.