[논문 리뷰] Time-dependent CP Asymmetries in $B^0 o K^0_S ho^0\gamma$ Decays

J. Li|arXiv (Cornell University)|2008. 06. 11.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 15인용 수 21

한 줄 요약

이 논문은 KEKB에서 벨레 실험으로부터 수집한 65700만 개의 B⁰B̄⁰ 쌍을 사용하여 B⁰ → K₀ˢρ⁰γ 붕괴에서 시간에 따라 변화하는 CP 비대칭성의 첫 번째 측정을 제시한다. 연구는 표준모형과 일치하는 SK₀ˢρ⁰γ = 0.11 ± 0.33 (통계)⁺⁰.⁰⁵₋₀.₀⁹ (계측)를 보고하며, 뉴 피직스에서의 오른쪽 편향 전류를 제약한다.

ABSTRACT

We report the first measurement of CP-violation parameters in B^0 -> K_S^0 ho^0\gamma decays based on 657 million B\bar B pairs collected with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy collider. We measure the time-dependent CP violating parameter S_{K_S^0 ho^0\gamma}= 0.11 +/- 0.33(stat.)^{+0.05}_{-0.09}(syst.). We also obtain the effective direct CP violating parameter A_eff=0.05 +/- 0.18(stat.) +/- 0.06(syst.) for m_{K_S\pi^+\pi^-}<1.8 GeV/c^2 and 0.6 GeV/c^2<m_{\pi^+\pi^-}<0.9 GeV/c^2.

연구 동기 및 목표

• 광자 분극 효과를 통해 뉴 피직스에 민감한 희귀 붕괴 B⁰ → K₀ˢρ⁰γ에서 시간에 따라 변화하는 CP 위반 파rameter를 측정하기 위해.
• 방사선 B⁰ 붕괴에서 표준모형 예측과의 편차를 조사하여 뉴 피직스 모델에서 오른쪽 편향 전류를 제약하기 위해.
• 다양한 카이온 레이저의 기여와 간섭항을 분리하기 위해 고도로 발전된 앰플리튜드 분석 기법을 개발하고 적용하기 위해.
• 다른 붕괴 모드의 기여를 고려하여 K₀ˢρ⁰γ 최종 상태에서의 효과적 CP 비대칭성 파rameter S_eff 및 A_eff를 결정하기 위해.

제안 방법

• K₀ˢ → π⁺π⁻ 및 ρ⁰ → π⁺π⁻ 붕괴를 이용하여 B⁰ → K₀ˢρ⁰γ 붕괴를 재구성하고, M_bc 및 ΔE에 대한 운동량 제약 조건을 적용한다.
• q¯q 배경를 억압하기 위해 Fisher 분류기와 cosθ_B를 조합한 우도 비율 R = L_sig / (L_sig + L_bkg) 기반의 이벤트 선택 기준을 적용한다.
• K* 영역에서 m_Kπ 및 m_ππ 분포, ρ⁰ 영역에서 m_Kππ 분포에 대해 이중 차원 피팅을 수행하며, K₁(1270), K₁(1400), K*(1680), K*₂(1430) 및 간섭항의 기여를 모델링한다.
• 이소스핀 대칭성을 이용하여 B⁺ → K⁺π⁻π⁺γ 앰플리튜드를 B⁰ → K₀ˢπ⁺π⁻γ에 연결함으로써 |F_A|² 및 |F_B|² 앰플리튜드를 추출한다.
• 효과적 비대칭성 S_eff 및 A_eff를 진짜 B⁰ → K₀ˢρ⁰γ 파rameter로 변환하기 위해 D = 0.83⁺⁰.¹⁹₋₀.⁰³의 희석 인자 계산을 수행한다.
• 공차 모델링, 위상공간, 이소스핀 위반, 질량/폭 변화 등에 의한 체계적 불확실성 평가를 수행하며, 이들을 제곱합으로 조합한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 B⁰ → K₀ˢρ⁰γ 붕괴에서 시간에 따라 변화하는 CP 비대칭성 파rameter S_K₀ˢρ⁰γ는 얼마이며, 표준모형 예측에서 벗어나지 않는가?
• RQ2 K₁(1270)γ 및 K*(1430)γ와 같은 간섭하는 레이저의 기여는 측정된 CP 비대칭성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 특히 오른쪽 편향 전류를 포함한 뉴 피직스 기여는 광자의 분극 및 그로 인한 CP 비대칭성에 얼마나 큰 영향을 미치는가?
• RQ4 K₀ˢρ⁰γ 최종 상태에서의 효과적 직접 CP 비대칭성 A_eff는 얼마이며, 표준모형 기대값과 비교해보면 어떠한가?
• RQ5 레이저 모델링 및 앰플리튜드 매개변수화에 기인한 체계적 불확실성에 대해 결과는 얼마나 강인한가?

주요 결과

• 시간에 따라 변화하는 CP 비대칭성 파rameter는 S_K₀ˢρ⁰γ = 0.11 ± 0.33 (통계)⁺⁰.⁰⁵₋₀.₀⁹ (계측)로 측정되었으며, 0과 일치하고 표준모형과도 호환된다.
• 효과적 직접 CP 비대칭성은 m_Kππ < 1.8 GeV/c² 및 0.6 < m_ππ < 0.9 GeV/c² 영역에서 A_eff = 0.05 ± 0.18 (통계) ± 0.06 (계측)로 측정되었다.
• K*πγ와 같은 다른 붕괴 모드의 기여를 고려한 희석 인자 D는 0.83⁺⁰.¹⁹₋₀.⁰³로 결정되었다.
• 암프리튜드 모델은 K* 및 ρ⁰ 영역에서 m_ππ, m_Kπ, m_Kππ 분포를 잘 기술하였으며, 데이터와 시뮬레이션 간의 양호한 일치를 보였다.
• 체계적 불확실성은 주로 레이저 모델링, 특히 K*₂(1430)πγ 및 K₁(1400)γ 기여에서 기인하며, 위상 및 질량 매개변수 변화에 의한 추가 기여도 있다.
• 이 결과는 B⁰ → K₀ˢρ⁰γ 붕괴 모드에서의 CP 비대칭성 측정의 첫 번째 성과로, 뉴 피직스 모델에서 오른쪽 편향 전류에 대한 새로운 제약 조건을 제공한다.