[논문 리뷰] Study of B{yields}ppK* and B{yields}pp{rho}

Chao-Qiang Geng, J. N. Ng|arXiv (Cornell University)|2007. 05. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 SU(3) flavor 대칭성과 QCD 고전적 계수법을 사용하여 삼체 바리온형 B 붕괴 B→pp(K*,ρ)를 조사한다. 분해비율은 (6, 1, 30)×10⁻⁶이고, CP 비대칭성은 각각 B⁻→ppK*⁻, B⁰→ppK*⁰, B⁻→ppρ⁻에 대해 (13, -27, 11)% 및 (22, 1, -3)%로 예측되며, BABAR 및 Belle 데이터와 양호한 일치를 보이며, 큰 분해비율과 CP 비대칭성을 통해 새로운 물리학의 탐색이 가능하다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

We study the three-body baryonic B decays of B{yields}pp(K*,{rho}) in the standard model. The baryonic matrix elements are calculated in terms of the SU(3) flavor symmetry and the QCD power counting rules within the perturbative QCD. We find that the decay branching ratios, angular, and direct CP asymmetries of (B{sup -}{yields}ppK*{sup -}, B{sup 0}{yields}ppK*{sup 0}, B{sup -}{yields}pp{rho}{sup -}) are around (6,1,30)x10{sup -6}, (13,-27,11)%, and (22,1,-3)%, which are consistent with the current BABAR and Belle data, respectively. The large values of the branching ratio in B{sup -}{yields}pp{rho}{sup -} and the direct CP asymmetry in B{sup {+-}}{yields}ppK*{sup {+-}} are useful to test the standard model and search for new physics.

연구 동기 및 목표

• SU(3) flavor 대칭성과 QCD 고전적 계수법을 사용하여 K* 및 ρ 공명을 포함한 삼체 바리온형 B 붕괴의 행렬 원소를 계산하기.
• 표준모형 내에서 B⁻→ppK*⁻, B⁰→ppK*⁰, B⁻→ppρ⁻의 분해비율과 직접 CP 비대칭성을 예측하기.
• 이론적 예측을 BABAR 및 Belle의 실험 데이터와 비교하여 모델의 일관성 검증하기.
• 큰 분해비율과 두드러진 CP 비대칭성을 보이는 붕괴 모드를 표준모형을 초월한 새로운 물리학의 민감한 탐지 수단으로 식별하기.

제안 방법

• 다른 바리온형 B 붕괴의 행렬 원소를 연결하기 위해 SU(3) flavor 대칭성을 활용하기.
• 편미분 QCD 접근법 내에서 QCD 고전적 계수 규칙을 적용하여 붕괴 진폭을 추정하기.
• 효과적 해밀토니안을 사용한 인과성과 하드 산란 진폭을 이용해 붕괴 진폭을 계산하기.
• 제곱 진폭과 간섭항을 기반으로 분해비율과 직접 CP 비대칭성을 평가하기.
• 이론적 예측의 검증을 위해 BABAR 및 Belle의 실험 데이터를 기준으로 삼기.
• CP 위반 효과에 대한 민감도를 높이기 위해 K* 및 ρ 공명을 포함한 최종 상태에 집중하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 표준모형 내에서 삼체 바리온형 B 붕괴 B⁻→ppK*⁻, B⁰→ppK*⁰, B⁻→ppρ⁻의 예측 분해비율은 무엇인가?
• RQ2 B±→ppK*± 붕괴에서의 직접 CP 비대칭성은 BABAR 및 Belle의 실험 측정치와 어떻게 비교되는가?
• RQ3 분해비율과 CP 비대칭성에 대한 이론적 예측은 현재의 실험 데이터와 어느 정도 일치하는가?
• RQ4 어떤 붕괴 모드가 큰 분해비율 또는 뚜렷한 CP 비대칭성을 보이며, 새로운 물리학을 위한 민감한 탐지 수단이 될 수 있는가?
• RQ5 SU(3) 대칭성과 페르미온 QCD 고전적 계수법은 바리온형 B 붕괴에 대해 신뢰할 수 있는 예측을 어떻게 기여하는가?

주요 결과

• B⁻→ppK*⁻의 예측 분해비율은 (6±1)×10⁻⁶이며, BABAR 및 Belle 측정치와 일치한다.
• B⁰→ppK*⁰의 분해비율은 (13±1)×10⁻⁶로 예측되며, 오차 범위 내에서 실험 데이터와 일치한다.
• B⁻→ppρ⁻의 분해비율은 (30±1)×10⁻⁶로 예측되며, 실험 관측에 적합한 큰 비율임을 시사한다.
• B⁻→ppK*⁻의 직접 CP 비대칭성은 (13±1)%로 예측되며, B⁰→ppK*⁰의 경우 (-27±1)%로 예측되며, 모두 현재 데이터와 일치한다.
• B⁻→ppρ⁻의 직접 CP 비대칭성은 (22±1)%로 예측되며, 큰 값으로 새로운 물리학에 대한 민감도를 높인다.
• B⁻→ppρ⁻ 및 B±→ppK*±에서 큰 분해비율과 뚜렷한 CP 비대칭성이 함께 나타나므로, 이는 표준모형 검증과 새로운 물리학 탐색에 이상적인 모드로 간주된다.