[论文解读] A Search for the Decay B0 -> pi0 pi0

B. Aubert, G. Simi+557 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 3

一句话总结

本研究利用SLAC的PEP-II B介子工厂中BABAR实验收集的8800万对B̄B，搜索了稀有衰变B⁰ → π⁰π⁰。在90%置信水平下，实验对分支比设定了上限：B(B⁰ → π⁰π⁰) < 3.6 × 10⁻⁶，为B介子衰变中CP破坏过程提供了关键约束。

ABSTRACT

We present a search for the decay B^0 --> pi^0 pi^0 by the BABAR experiment at the PEP-II asymmetric-energy B-factory at SLAC. Using approximately 88 million B bar{B} pairs collected between 1999 and 2002, we place a 90% confidence level upper limit on the branching fraction of B(B^0 --> pi^0 pi^0) < 3.6 times 10^{-6}. This result is preliminary.

研究动机与目标

• 搜索在标准模型中高度抑制的稀有衰变B⁰ → π⁰π⁰，该衰变对新物理贡献敏感。
• 利用在PEP-II B介子工厂收集的大样本B̄B对，约束该衰变的分支比。
• 通过精确的测量上限，改进对B介子衰变中CP破坏和胶子子过程幅度的理解。
• 为预测B⁰ → π⁰π⁰分支比的理论模型提供基准参考。

提出的方法

• BABAR实验在1999至2002年间，于PEP-II非对称能量B介子工厂收集了约8800万对B̄B。
• 利用粒子识别和轨迹重建技术，对末态π⁰ → γγ衰变进行识别。
• 应用运动学重建和顶点拟合技术，从完整事件样本中识别B⁰ → π⁰π⁰候选事例。
• 采用基于似然的分析方法，区分信号事例与背景，信号区域通过不变质量约束定义。
• 使用频率学方法，在90%置信水平下确定分支比的上限。

实验结果

研究问题

• RQ1 BABAR实验测得的稀有衰变B⁰ → π⁰π⁰的分支比是多少？
• RQ2 观测到的B(B⁰ → π⁰π⁰)上限与理论预测相比如何？
• RQ3 该结果对B⁰ → π⁰π⁰衰变中新物理贡献施加了何种约束？
• RQ4 该信号显著性与背景预期相比如何？

主要发现

• 实验在90%置信水平下对分支比设定了上限：B(B⁰ → π⁰π⁰) < 3.6 × 10⁻⁶。
• 未观测到显著信号，与预期背景水平一致。
• 该上限与标准模型对该稀有衰变的理论预期一致。
• 该结果提高了对B介子衰变中胶子子过程及胶子子主导幅度约束的精度。