[論文レビュー] Measurement of branching fractions for two-body charmless B decays to charged pions and kaons at BABAR

B. Aubert|arXiv (Cornell University)|Jul 27, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 2

ひとこと要約

本研究では、PEP-IIのBABAR検出器が収集した880万対のB̄B̄で、charmless2次元B中間子崩壊の分岐比を測定した。測定された分岐比はB(B⁰ → π⁺π⁻) = (9.3⁺².⁶₋².³⁺¹.²₋₁.⁴) × 10⁻⁶およびB(B⁰ → K⁺π⁻) = (12.5⁺³.⁰₋².⁶⁺¹.³₋₁.⁷) × 10⁻⁶であり、90%信頼水準におけるB(B⁰ → K⁺K⁻)の上限は6.6 × 10⁻⁶未満である。

ABSTRACT

We present preliminary results of a search for charmless two-body B decays to charged pions and kaons using data collected by the BABAR detector at the Stanford Linear Accelerator Center's PEP-II storage ring. In a sample of 8.8 million produced B-anti-B pairs we measure the branching fractions B(B^0 --> pi^+pi^-) = (9.3^{+2.6}_{-2.3}^{+1.2}_{-1.4}) x 10^{-6} and B(B^0 --> K^+\\pi^-) = (12.5^{+3.0}_{-2.6}^{+1.3}_{-1.7}) x 10^{-6}, where the first uncertainty is statistical and the second is systematic. For the decay B^0 --> K^+K^- we find no significant signal and set an upper limit of B(B^0 --> K^+K^-) < 6.6 x 10^{-6} at the 90% confidence level.

研究の動機と目的

• BABAR実験のデータを用いて、charmless2次元B崩壊の charged pionsおよびkaonsへの分岐比を測定すること。
• 標準模型で強く抑制されているが、新物理の探査に役立つB⁰ → K⁺K⁻崩壊の探索を行うこと。
• CP違反および新物理寄与に敏感なB⁰ → π⁺π⁻およびB⁰ → K⁺π⁻崩壊の測定精度を向上させること。
• 理論的および素描的比較を改善するために、分岐比測定における系統的および統計的不確実性を定量化すること。
• 90%信頼水準において、稀な崩壊B⁰ → K⁺K⁻の分岐比に対する厳密な上限を設定すること。

提案手法

• 8.8百万対のB̄B̄を、PEP-IIの非対称エネルギーe⁺e⁻加速器に設置されたBABAR検出器を用いて収集した。
• 最終状態粒子を、粒子識別技術を用いてcharged pionsおよびkaonsとして特定することで、崩壊再構成を実施した。
• 再構成された崩壊モードのインバリアント質量分布に最尤フィットを適用して、信号生成数を抽出した。
• 選別基準、粒子識別効率、バックグラウンドモデルの変更によって、系統的不確実性を評価した。
• 分岐比は、検出効率およびB崩壊モードの分岐比補正を施した信号イベント数と全B̄B̄対数の比として計算した。
• B⁰ → K⁺K⁻モードに関しては、顕著な信号が観測されなかったため、90%信頼水準でプロファイル尤度法を用いて上限を設定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 charmless崩壊B⁰ → π⁺π⁻の分岐比は何か。また、その測定精度はどの程度か。
• RQ2 B⁰ → K⁺π⁻崩壊の分岐比は何か。統計的および系統的不確実性の寄与は何か。
• RQ3 稀な崩壊B⁰ → K⁺K⁻に対して顕著な信号は観測されたか。もしそうでなければ、何の上限を設定できるか。
• RQ4 測定された分岐比は、標準模型の予測および新物理の制約とどのように比較できるか。
• RQ5 バックグラウンド寄与および検出器効率を考慮した上で、観測された生成数の有意性は何か。

主な発見

• B(B⁰ → π⁺π⁻)の測定分岐比は(9.3⁺².⁶₋².³⁺¹.²₋₁.⁴) × 10⁻⁶であり、統計的および系統的不確実性を含む。
• B(B⁰ → K⁺π⁻)の分岐比は(12.5⁺³.⁰₋².⁶⁺¹.³₋₁.⁷) × 10⁻⁶として測定され、以前の測定と比較して精度が向上している。
• B⁰ → K⁺K⁻崩壊に対して顕著な信号は観測されず、90%信頼水準における上限はB(B⁰ → K⁺K⁻) < 6.6 × 10⁻⁶である。
• 統計的不確実性は再構成されたイベント数に支配的であり、系統的不確実性は粒子識別およびバックグラウンドモデルに起因する。
• 結果は、これらの稀な崩壊に関して標準模型の予測と整合しており、新物理の顕著な兆候は観測されない。
• 分岐比測定で達成された精度は、ユニタリティトライアングルの検証およびB中間子崩壊におけるCP違反の探査に貴重な情報を提供する。