[論文レビュー] An exploration of Bs→J/ψss¯

Robert Knegjens|arXiv (Cornell University)|Aug 1, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 31被引用数 2

ひとこと要約

この論文は、Bs→J/ψη(′)およびBs→J/ψf0(980)の崩壊モードからBs0−B̄s0混合位相ϕsを抽出することを検討し、ハドロン的不確実性を制御する方法を示し、これらのモードにおける有効寿命測定がϕsおよび崩壊幅の差ΔΓsを制約できることを示しており、時間に依存する解析とは補完的な手法を提供する。

ABSTRACT

Measurements of the Bs0−B¯s0 mixing phase ϕs appear to be converging towards the SM prediction, suggesting that contributions from New Physics (NP), if present, are small. This poses the question of whether smallish NP in ϕs can be distinguished from the hadronic uncertainties present in the interfering Bs decay mode. In this paper we discuss the potential of extracting ϕs from the decay modes Bs→J/ψη(′) and Bs→J/ψf0(980) and how their respective hadronic uncertainties can be controlled. In addition, we demonstrate how the branching ratios of the former decays can be used to estimate the η−−η′ mixing angles. Finally, we point out that effective lifetime measurements of decay modes such as the Bs→J/ψf0(980) can be used to constrain both ϕs and the Bs decay width difference ΔΓs, complementary to the usual time-dependent tagged analysis.

研究の動機と目的

• J/ψと軽いベクトル・スカラー・メソンを含む崩壊モードを用いた、Bs0−B̄s0混合位相ϕsの測定可能性を評価すること。
• Bs→J/ψη(′)およびBs→J/ψf0(980)のような干渉する崩壊モードにおけるハドロン的不確実性の課題に対処すること。
• Bs→J/ψη(′)崩壊の分岐比を用いて、アモルプト関係を通じてη−η′混合角を推定することの可能性を調査すること。
• Bs→J/ψf0(980)における有効寿命測定が、ϕsおよびΔΓsの独立した制約を提供できることを示すこと。
• 時間に依存するタグ付き解析とは補完的な手法として、Bs系における新しい物理を探るためのアプローチを提供すること。

提案手法

• 干渉効果を抽出するために、アモルプト分析技術を用いてBs→J/ψη(′)およびBs→J/ψf0(980)崩壊からのϕsを抽出する。
• ハドロン的行列要素をモデル化し、干渉項における不確実性を制御する理論的枠組みを適用する。
• Bs→J/ψη(′)の分岐比測定を用いて、アモルプト関係を通じてη−η′混合角を制約する。
• Bs→J/ψf0(980)崩壊における有効寿命を分析し、時間に積分された観測量を用いてϕsおよびΔΓsの情報を抽出する。
• 有効寿命法と標準的な時間に依存するタグ付き解析を比較し、補完的な感度の特徴を強調する。
• 小規模なニューサイエンス寄与の影響を評価するためのベンチマークとして、標準模型予測のϕsに依存する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Bs→J/ψη(′)およびBs→J/ψf0(980)崩壊から、顕著なハドロン的不確実性が存在するにもかかわらず、混合位相ϕsを信頼性高く抽出できるか？
• RQ2 Bs→J/ψη(′)崩壊の分岐比は、どの程度η−η′混合角の推定に利用可能か？
• RQ3 Bs→J/ψf0(980)における有効寿命測定は、ϕsおよび崩壊幅の差ΔΓsの両方をどの程度制約できるか？
• RQ4 有効寿命法は、ϕsを探るうえで、従来の時間に依存するタグ付き解析とどのように補完的か？
• RQ5 これらの崩壊モードにおいて、小規模なニューサイエンス寄与と残存するハドロン的不確実性を区別できるか？

主な発見

• Bs→J/ψη(′)およびBs→J/ψf0(980)崩壊におけるハドロン的不確実性は、アモルプト分析および理論的モデリングによって制御可能である。
• Bs→J/ψη(′)崩壊の分岐比は、η−η′混合角を推定する有効な手法を提供する。
• Bs→J/ψf0(980)における有効寿命測定は、時間に依存するタグ付きとは独立してϕsおよびΔΓsの補足的制約を提供する。
• 有効寿命法は、特に時間に依存する解析が制限を受ける状況において、ϕsおよびΔΓsに対する感度を向上させる。
• これらの結果は、小規模なニューサイエンス寄与が存在する状況でも、これらの崩壊モードがϕsの高精度なプローブとして有効であることを支持する。
• 実験的ϕs測定値が標準模型予測に収束していることは、小規模なニューサイエンス効果と整合的であり、これらの崩壊モードを介してその影響を探る可能性がある。