[論文レビュー] Measurement of CP observables in B- --> D0_{CP} K- decays

B. Aubert|arXiv (Cornell University)|Feb 27, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、BABAR実験のPEP-IIで得られた38200万個のB⁰B̄⁰対から、B⁻ → D⁰_CP K⁻崩壊におけるCP対称性破れの観測量を測定した。直接CP非対称性A_CP±および分岐比の比R_CP±、さらにデカルト座標x±とr²を報告し、CKM角γの制約を強化した。

ABSTRACT

We present a study of the decay B- -> D0_CP K- and its charge conjugate, where D0_CP is reconstructed in both a non-CP flavor eigenstate and in CP (CP-even and CP-odd) eigenstates, based on a sample of 382 million Y(4S) -> BBbar decays collected with the BABAR detector at the PEP-II e+e- storage ring. We measure the direct CP asymmetries A_CP\pm and the ratios of the branching fractions R_CP\pm: A_CP+ = 0.27\pm 0.09(stat)\pm 0.04(syst), A_CP- =-0.09\pm 0.09(stat)\pm 0.02(syst), R_CP+ = 1.06\pm 0.10(stat)\pm 0.05(syst), R_CP- = 1.03\pm 0.10(stat)\pm 0.05(syst). We also express the results in terms of the so called Cartesian coordinates x+, x-, and r^2: x+ = -0.09\pm 0.05(stat)\pm 0.02(syst)}, x- = 0.10\pm 0.05(stat)\pm 0.03(syst)}, r^2 = 0.05\pm 0.07(stat)\pm 0.03(syst)}. These results will help to better constrain the phase parameter $\gamma=\arg(-V_{ud}V_{ub}^*/V_{cd}V_{cb}^*)$ of the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa quark mixing matrix.

研究の動機と目的

• CP固有状態に再構成されたD⁰_CPを用いて、B⁻ → D⁰_CP K⁻崩壊における直接CP非対称性を測定すること。
• CP対称性の高いおよび低いD⁰_CP最終状態の分岐比の比R_CP±を決定すること。
• CKM角γに関連付けるために、デカルト座標x+、x−、およびr²を用いて結果を表現すること。
• フレーバー特異的D⁰_CP最終状態を用いて、ユニタリティ三角形におけるγの決定精度を向上させること。

提案手法

• BABAR検出器が収集した38200万個のY(4S) → B⁰B̄⁰崩壊の標本を用い、CP対称性の高いおよび低い固有状態に再構成されたD⁰_CPを生成する。
• B⁻とB⁺モード間の崩壊率の差として、直接CP非対称性A_CP±を測定する。
• CP対称性の高いおよび低いD⁰_CP最終状態の分岐比の比R_CP±を、非CPフレーバー固有状態に対して決定する。
• CKM角γに関連付けるために、x+ = Im(A_B / A_B*)およびx− = Re(A_B / A_B*)というデカルト座標を用いて結果を表現する。
• 制御標本およびシミュレーションを用いて、検出および再構成効率の補正を施す。
• ビン化された最尤推定法を用いて、すべての観測量の統計的および系貫的不確かさを報告する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 D⁰_CPがCP固有状態に再構成された場合、B⁻ → D⁰_CP K⁻崩壊における直接CP非対称性は何か？
• RQ2 CP対称性の高いと低いD⁰_CP最終状態の間で、分岐比の比R_CP±はどのように異なるか？
• RQ3 CP非対称性から導かれるデカルト座標x+およびx−の値は何か？
• RQ4 これらの測定はCKM角γの制約をどのように改善するか？
• RQ5 γの決定の文脈において、測定されたr²パラメータの有意性は何か？

主な発見

• 直接CP非対称性A_CP+は0.27 ± 0.09（統計）± 0.04（系貫）として測定され、CP対称性の高いモードで顕著なCP対称性破れの信号を示している。
• 直接CP非対称性A_CP−は-0.09 ± 0.09（統計）± 0.02（系貫）として測定され、ゼロに近いがわずかな負のオフセットを示している。
• 分岐比の比R_CP+は1.06 ± 0.10（統計）± 0.05（系貫）として測定され、CP対称性の高いチャンネルでユニティからの顕著な逸脱は認められない。
• 分岐比の比R_CP−は1.03 ± 0.10（統計）± 0.05（系貫）として測定され、CP対称性の低いチャンネルでもユニティに近い。
• デカルト座標x+は-0.09 ± 0.05（統計）± 0.02（系貫）として決定され、γ角の制約に寄与している。
• パラメータr²は0.05 ± 0.07（統計）± 0.03（系貫）として測定され、標準模型の予想と整合的であり、γ抽出に役立っている。