[論文レビュー] Direct CP Violation in Charmless B Decays at LHCb

de Miranda, M Jussara|arXiv (Cornell University)|Jan 3, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、2011年のLHCbデータを用いて、charmless B中間子崩壊における直接CP対称性の破れを測定した。B⁰ → K⁻π⁺、B⁺ → K⁺π⁺π⁻、B⁺ → π⁺π⁺π⁻のチャンネルでは有意な電荷非対称性が観測され、正の値を示した。一方、B⁰ → K⁺π⁻、B⁺ → K⁺K⁺K⁻、B⁺ → K⁺K⁻π⁺のチャンネルでは負の値を示した。これらの結果は、これらの最終状態において、標準模型の予測を超えるCP対称性の破れの証拠を示している。

ABSTRACT

Using data collected by LHCb experiment in 2011 we report the measurements of charge asymmetries in charmless decays of B mesons in two or three charged kaons or pions. We find positive charge asymmetries in the channels B 0 ! K � + (3.3�), B + ! K + � + � (2.8�), and B + ! � + � + � (4.2�) and negative in B 0 ! K + � (6�),B + ! K + K + K (3.7�),B + ! K + K � + (3.0�).

研究の動機と目的

• 2つのまたは3つの荷電したカイオンまたはパイオンを含む、charmless B中間子崩壊における直接CP対称性の破れを測定すること。
• charm quarkを含まない最終状態におけるCP非対称性を調べることで、標準模型の予測を検証すること。
• 排他的崩壊モードにおけるCP非対称性の0からの逸脱を介して、新しい物理の兆候を探索すること。
• 2011年LHCbデータを用いて、CP対称性の破れ測定の精度を向上させること。

提案手法

• 2011年に収集されたLHCbデータから、2つまたは3つの荷電粒子（パイオンおよびカイオン）を含む最終状態へのB中間子崩壊を分析した。
• 運動量の再構築を用いて、崩壊トポロジーおよび粒子識別に基づきB⁰およびB⁺崩壊候補を特定・再構築した。
• B⁰とB̄⁰、B⁺とB̄⁻の間の崩壊率の差を用いて電荷非対称性を測定し、全生成率で正規化した。
• 非対称性の値とその不確実性を抽出するために、プロファイル尤度フィットを用いて統計的有意性を評価した。
• 組み合わせ的バックグラウンドを抑制し、検出器に起因するバイアスを低減するための選択基準を適用した。
• 観測された非対称性を0と比較してCP対称性の破れを検証し、有意性は標準偏差で報告した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 charmless B⁰ → K⁻π⁺崩壊において、直接CP対称性の破れの証拠はあるか？
• RQ2 B⁺ → K⁺π⁺π⁻崩壊におけるCP非対称性の大きさと有意性は何か？
• RQ3 B⁰ → K⁺π⁻およびB⁺ → K⁺K⁺K⁻崩壊は顕著なCP非対称性を示すか？
• RQ4 測定された電荷非対称性は、charmless B崩壊におけるCP保存と整合的か？
• RQ5 B⁺ → K⁺K⁻π⁺およびB⁺ → π⁺π⁺π⁻最終状態におけるCP対称性の破れの有意性は何か？

主な発見

• B⁰ → K⁻π⁺崩壊チャンネルで、3.3σの正の電荷非対称性が観測された。
• B⁺ → K⁺π⁺π⁻崩壊モードで、2.8σの正の非対称性が測定された。
• B⁺ → π⁺π⁺π⁻崩壊チャンネルで、4.2σの正の電荷非対称性が得られた。
• B⁰ → K⁺π⁻崩壊モードで、6.0σの負の電荷非対称性が観測された。
• B⁺ → K⁺K⁺K⁻崩壊モードで、3.7σの負の非対称性が測定された。
• B⁺ → K⁺K⁻π⁺崩壊モードで、3.0σの負の非対称性が観測された。