[논문 리뷰] Study of rare and hadronic B decays in BABAR

L. Lista|ArXiv.org|2001. 10. 04.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 22

한 줄 요약

이 논문은 PEP-II에서 BaBar 실험을 통해 수집한 2260만 개의 BB 이벤트를 사용하여, 채르몬يوم 상태(J/ψ, ψ(2S), χc)로의 배 메손의 배제적 및 포함적 붕괴, 그리고 B⁰→K*⁰γ와 같은 희귀 방사 붕괴에 대한 최초 측정을 제시한다. 주요 결과로는 B⁰→χc1K*⁰의 최초 관측, B→J/ψX 및 B→χc1X의 정밀한 분해율, 그리고 A_CP = -0.035 ± 0.094 ± 0.022로 측정된 B⁰→K*⁰γ에서의 CP 비대칭성이 포함된다.

ABSTRACT

We present results from BABAR experiment for the measurement of inclusive and exclusive branching fractions of B mesons into final states containing $J/ψ$, $ψ(2S)$ and $χ_c$. The contributions of CP even and odd amplitudes in the decay $B^0 o J/ψK^{*0}$ are determined from an angular analysis. We report the measurements of the branching ratios $B^0 o D^{*+}D^{*-}$ and $D^{*+}D^{*-}K^0_S$, and the study of exclusive two-body and quasi-two-body charmless decays. The branching fraction of the decay $B^0 o K^{*0} γ$ has been determined and the corresponding CP asymmetry has been measured.

연구 동기 및 목표

• J/ψ, ψ(2S), 및 χc 공명 상태를 포함하는 최종 상태로의 B 메손의 포함적 및 배제적 분해율을 측정하기 위해.
• 각도 분석을 통해 B⁰→J/ψK*⁰ 붕괴에서 CP-짝성 및 CP-홀성 진폭의 기여도를 결정하기 위해.
• 희귀 방사 붕괴 B⁰→K*⁰γ의 분해율 및 CP 비대칭성을 측정하기 위해.
• 미래의 CP 위반 측정을 위해 색 억제 붕괴 B⁺→D*⁺D*⁻K⁺의 배제적 두체 및 준두체 붕괴를 연구하기 위해.
• 정밀한 분해율 측정을 통해 인과성 이론 예측을 검증하기 위해.

제안 방법

• Υ(4S) 피크에서 공진 및 비공진 상태에서 수집한 다핵자 및 이무온 이벤트를 기반으로 한 B-수량 기술을 사용하여 BB 이벤트 수를 추정하였다.
• 전자에서의 브레멘스트라ahl 복구를 적용하여 레프톤(е⁺е⁻, μ⁺μ⁻), J/ψ→μ⁺μ⁻, ψ(2S)→J/ψπ⁺π⁻, χc→J/ψγ를 포함한 최종 상태에서 채르몬륨 상태를 재구성하였다.
• 포화 질량 피크에 대한 피팅을 통해 포함적 분해율을 추출하였으며, 검출 및 재구성 효율을 제어 샘플을 통해 校정하였다.
• B⁰→J/ψK*⁰에서의 각도 분포를 분석하여 CP-짝성 및 CP-홀성 진폭을 분리하였다.
• B⁰→K*⁰γ의 경우, 광자 식별 및 K*⁰ 재구성(K⁺π⁻)을 사용하였으며, 광자와 이벤트의 스트로스 축 사이의 스트로스 각을 통해 배경을 억제하였다.
• B⁰ 및 B̄⁰ 이벤트가 K*⁰γ 최종 상태로 붕괴하는 수 yield를 비교하여 CP 비대칭성을 측정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 J/ψ, ψ(2S), 및 χc 최종 상태로의 B 붕괴에 대한 포함적 및 배제적 분해율은 무엇인가요?
• RQ2 B⁰→J/ψK*⁰ 붕괴에서 CP-짝성 및 CP-홀성 진폭의 상대 기여는 무엇인가요?
• RQ3 희귀 방사 붕괴 B⁰→K*⁰γ의 분해율 및 직접적인 CP 비대칭성은 무엇인가요?
• RQ4 색 억제 붕괴 B⁺→D*⁺D*⁻K⁺의 분해율은 무엇인가요?
• RQ5 배제적 무치름 두체 및 준두체 붕괴의 분해율은 무엇인가요?

주요 결과

• B→J/ψX의 포함적 분해율은 (1.044 ± 0.013 ± 0.028) × 10⁻²로 측정되었다.
• B→χc1X의 포함적 분해율은 (0.378 ± 0.034 ± 0.026) × 10⁻²로 측정되었다.
• B⁰→χc1K*⁰ 붕괴의 최초 관측가 보고되었으며, 신호의 유의미한 정도와 일치하였다.
• B⁰→K*⁰γ의 분해율은 (4.39 ± 0.41 ± 0.27) × 10⁻⁵로 측정되었다.
• B⁰→K*⁰γ에서의 직접적인 CP 비대칭성은 A_CP = -0.035 ± 0.094 ± 0.022로 측정되었다.
• 낮은 통계적 유의성로 인해 B→χc2X의 분해율에 대해 90% 신뢰수준에서 상한선 0.21 × 10⁻²가 설정되었다.