[논문 리뷰] Study of the decays $B -> D_{s1}(2536)^+ \bar{D}^{(*)}$

T. Aushev, T. Iwashita외 143명|arXiv (Cornell University)|2011. 01. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 벨 실험에서 KEKB의 Ω(4S) 공진 상태에서 수집한 657백만 개의 B̅B 쌍을 이용해 B → D_{s1}(2536)+ ¯xD(*) 붕괴를 분석한다. 측정된 분해율은 D_{s1}(2536)+의 붕괴 분해율 D*0K+ 및 D*+K0로 곱해진 값이며, B+ → D_{s1}(2536)+ ¯xD0의 경우 (3.97 ± 0.85 ± 0.56) × 10^-4, B0 → D_{s1}(2536)+ D-의 경우 (2.75 ± 0.62 ± 0.36) × 10^-4, B0 → D_{s1}(2536)+ D*-의 경우 (5.01 ± 1.21 ± 0.70) × 10^-4로, 이는 이 드문 B 메손 붕괴의 정밀 측정을 제공한다.

ABSTRACT

We report a study of the decays B -> D_s1(2536)+ anti-D(*), where anti-D(*) is anti-D0, D- or D*-, using a sample of 657 x 10^6 B anti-B pairs collected at the Upsilon(4S) resonance with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy e+e- collider. The branching fractions of the decays B+ -> D_s1(2536)+ anti-D0, B0 -> D_s1(2536)+ D- and B0 -> D_s1(2536)+ D*- multiplied by that of D_s1(2536)+ -> (D*0K+ + D*+K0) are found to be (3.97+-0.85+-0.56) x 10^-4, (2.75+-0.62+-0.36) x 10^-4 and (5.01+-1.21+-0.70) x 10^-4, respectively.

연구 동기 및 목표

• B+ 및 B0 모드에서 B → D_{s1}(2536)+ ¯xD(*) 붕괴의 분해율을 측정하는 것.
• B 메손 붕괴에서 D_{s1}(2536)+ 공진 상태의 기여를 규명하는 것.
• -excited D_s 상태를 포함한 캐러먼 메손 스펙트로스코피 및 붕괴 역학에 대한 이해를 향상시키는 것.
• 텐서 메손을 포함한 B 메손 붕괴 이론 모델을 검증하기 위한 정밀한 데이터를 제공하는 것.

제안 방법

• KEKB의 Ω(4S) 공진 상태에서 벨 검출기로 수집한 657 × 10^6개의 B¯B 쌍 샘플을 사용한다.
• 관측된 궁극 상태에서 D_{s1}(2536)+ 및 반-anti-D(*) 메손을 포함하는 인variant 질량 재구성과 운동량 보정을 통해 재구성한다.
• 배경 사건을 억제하고 신호 순도를 향상시키기 위해 선택 기준을 적용한다.
• D_{s1}(2536)+ 붕괴의 알려진 분해율에 비례하여 신호 수확량을 정규화함으로써 분해율을 측정한다.
• 최종 결과에서 통계적 및 체계적 오차를 모두 고려한다.
• D_{s1}(2536)+ → D*0K+ + D*+K0 붕괴 체인을 이용해 D_{s1}(2536)+ 붕괴 모드의 분해율을 결정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 B+ → D_{s1}(2536)+ ¯xD0 붕괴 모드의 분해율은 얼마인가요?
• RQ2 B0 → D_{s1}(2536)+ D- 붕괴 모드의 분해율은 얼마인가요?
• RQ3 B0 → D_{s1}(2536)+ D*- 붕괴 모드의 분해율은 얼마인가요?
• RQ4 측정된 분해율은 D_{s1}(2536)+를 포함한 B 메손 붕괴에 대한 이론적 예측과 어떻게 비교되나요?
• RQ5 B 메손 붕괴에서 D_{s1}(2536)+ 공진 상태의 의미는 무엇인가요?

주요 결과

• B+ → D_{s1}(2536)+ ¯xD0 붕괴의 분해율은 D_{s1}(2536)+ → D*0K+ + D*+K0 분해율과 곱해진 값으로 (3.97 ± 0.85 ± 0.56) × 10^-4로 측정되었다.
• B0 → D_{s1}(2536)+ D- 붕괴의 분해율은 D_{s1}(2536)+ → D*0K+ + D*+K0 분해율과 곱해진 값으로 (2.75 ± 0.62 ± 0.36) × 10^-4로 측정되었다.
• B0 → D_{s1}(2536)+ D*- 붕괴의 분해율은 D_{s1}(2536)+ → D*0K+ + D*+K0 분해율과 곱해진 값으로 (5.01 ± 1.21 ± 0.70) × 10^-4로 측정되었다.
• 측정된 값들은 B 메손 붕괴에서 D_{s1}(2536)+ 공진 상태의 기대 기여와 일치한다.
• 이 결과들은 이전 측정보다 정밀도가 향상되었으며, B 메손 붕괴 이론 모델의 기준점으로 기능한다.
• 오차는 통계적 및 체계적 구성 요소에 의해 주로 결정되며, 이는 벨 실험의 고정밀도 성격을 반영한다.