[論文レビュー] $CP$ violation for $B^{0} ightarrow ho^{0}(\omega) ho^{0}(\omega) ightarrow \pi^+\pi^-\pi^+\pi^-$ in QCD factorization

Gang Lü, Jia-Qi Lei+3 more|arXiv (Cornell University)|May 22, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 34被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、QCDファクタライゼーション（QCDF）アプローチを用いて、四体崩壊 $\bar{B}^0 \to \rho^0(\omega)\rho^0(\omega) \to \pi^+\pi^-\pi^+\pi^-$ における直接CP対称性の破れを調査し、二重 $\rho$--$\omega$ 混在からの干渉に注目している。$\omega$ 共鳴付近では、干渉の建設的かつ大きな強い位相が寄与し、CP対称性の破れが顕著に増幅され、最大28%に達することが判明した。これは、素朴なファクタライゼーションと比較して、より小さい不確実性を示す。

ABSTRACT

In the QCD factorization (QCDF) approach we study the direct $CP$ violation in $\bar{B}^{0} ightarrow ho^0(\omega) ho^0(\omega) ightarrow\pi^+\pi^-\pi^+\pi^-$ via the $ ho-\omega$ mixing mechanism. We find that the $CP$ violation can be enhanced by double $ ho-\omega$ mixing when the masses of the $\pi^+\pi^-$ pairs are in the vicinity of the $\omega$ resonance, and the maximum $CP$ violation can reach 28{\%}. We also compare the results from the naive factorization and the QCD factorization.

研究の動機と目的

• 二重 $\rho$--$\omega$ 混在を介した $\bar{B}^0 \to \pi^+\pi^-\pi^+\pi^-$ の四体崩壊における直接CP対称性の破れを調査すること。
• CP非対称性を予測するQCDファクタライゼーション（QCDF）と素朴なファクタライゼーションの結果を比較すること。
• 二重 $\rho$--$\omega$ 混在が $\omega$ 共鳴付近でCP対称性の破れをどの程度増幅させるかを定量化すること。
• 強い位相とハドロン行列要素が、大きなCP非対称性を生成する役割を果たすかを評価すること。

提案手法

• ハドロン行列要素を計算するため、$\bar{B}^0 \to \rho^0(\omega)\rho^0(\omega)$ 崩壊に対してQCDファクタライゼーション（QCDF）フレームワークを用いる。
• 弱い相互作用を記述するため、ウィルスン係数とペンギン演算子を含む有効ハミルトニアンを適用する。
• 混在振幅 $\tilde{\Pi}_{\rho\omega}$ と共鳴伝播関数を用いて $\rho$--$\omega$ 混在を組み込み、干渉効果をモデル化する。
• ライトコン回路分布振幅（LCDAs）とハード散乱関数を用い、$\Lambda_{\text{QCD}}/m_b$ における先導位相で崩壊振幅を評価する。
• 異なる弱い位相と強い位相を持つ振幅間の干渉によりCP非対称性を計算し、特に $\omega$ 共鳴付近で評価する。
• 素朴なファクタライゼーションと比較し、強い位相の寄与と不確実性の違いに注目する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 二重 $\rho$--$\omega$ 混在は、$\bar{B}^0 \to \pi^+\pi^-\pi^+\pi^-$ 崩壊における直接CP対称性の破れをどのように増幅させるか？
• RQ2 QCDFフレームワーク内でのこの崩壊モードにおけるCP非対称性の最大値は何か？
• RQ3 QCDFにおけるQCD補正から生じる強い位相は、素朴なファクタライゼーションにおけるそれと比べてどう異なるか？
• RQ4 ハドロン行列要素と分布振幅は、CP対称性の大きさを決定づける役割を果たすか？

主な発見

• 二重 $\rho$--$\omega$ 混在に起因する $\bar{B}^0 \to \pi^+\pi^-\pi^+\pi^-$ の直接CP対称性の破れは、$\omega$ 共鳴付近で最大28%に達する。
• $\pi^+\pi^-$ 組み合わせのインヴァリアント質量が $\omega$ 共鳴に近いとき、建設的干渉と大きな強い位相が寄与し、CP対称性の破れが顕著に増幅される。
• QCDFアプローチでは、消失項の寄与が小さく、QCD補正を体系的に組み込めるため、素朴なファクタライゼーションよりも不確実性が小さい。
• $s_\omega \sim i m_\omega \Gamma_\omega$ のとき、$\rho$--$\omega$ 混在による強い位相差が大きくなり、共鳴ピーク付近で混在が重要になる。
• $\rho$--$\omega$ 干渉領域を越えると、CP対称性の破れはウィルスン係数に由来する強い位相によって駆動されるが、その大きさは小さい。
• twist-3 LCDAs やエンドポイント特異性の理論的不確実性が存在するが、QCDFはこの過程に対して素朴なファクタライゼーションよりも信頼性が高い推定値を提供する。