[論文レビュー] Study of B0 -> pi0pi0, B+ -> pi+pi0 and B+ -> K+pi0 decays

B. Aubert|arXiv (Cornell University)|Aug 17, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、SLACのBaBar実験から得られた22700万個のB̄B対を用いて、B⁰ → π⁰π⁰、B⁺ → π⁺π⁰、およびB⁺ → K⁺π⁰崩壊の分岐率と非対称性の更新された測定値を提示する。主な結果として、BR(B⁰ → π⁰π⁰) = (1.17 ± 0.32 ± 0.10)×10⁻⁶（4.9σの有意性）、およびアイソスピン関係を用いた90%信頼水準における|α − α_eff| < 35°の上限が得られた。

ABSTRACT

We present updated measurements of the branching fractions for the modes B0->pi0pi0, B+ -> pi+pi0, and B+ -> K+pi0. We also measure the time-integrated asymmetry C_pi0pi0 and the charge asymmetries A_CP(pi+pi0) and A_CP(K+pi0). Based on a sample of approximately 227 million BBar pairs collected by the BaBar detector at the PEP-II asymmetric-energy B Factory at SLAC, we measure BR(B0 -> pi0pi0) = (1.17 +/- 0.32 +/- 0.10)*10^{-6}, C_pi0pi0 = -0.12 +/- 0.56 +/- 0.06, where the first errors are statistical and the second are systematic. The B0 -> pi0pi0 signal has a significance of 4.9sigma including systematic uncertainties. We also measure BR(B+ -> pi+pi0) = (5.8 +/- 0.6 +/- 0.4)*10^{-6}, A_CP(pi+pi0) = -0.01 +/- 0.10 +/- 0.02, BR(B+ -> K+pi0) = (12.0 +/- 0.7 +/- 0.6)*10^{-6}, A_CP(K+pi0) = 0.06 +/- 0.06 +/- 0.01 . Using related BaBar measurements and isospin relations we find an upper bound on the angle difference |delta| = |alpha - alpha_eff| of 35 degrees at the 90% C.L.

研究の動機と目的

• BaBar実験の大量データサンプルを用いて、B⁰ → π⁰π⁰、B⁺ → π⁺π⁰、およびB⁺ → K⁺π⁰崩壊の分岐率測定の精度を向上させること。
• これらの崩壊モードにおける時間平均CP非対称性C_π⁰π⁰および電荷非対称性A_CP(π⁺π⁰)、A_CP(K⁺π⁰)を測定すること。
• アイソスピン対称性と関連するBaBar測定値を用いて、CKMユニタリティ三角形における角度差|α − α_eff|を制約すること。
• B⁰ → π⁰π⁰信号の有意性を評価し、測定における系統的不確かさを評価すること。

提案手法

• PEP-II非対称エネルギーBファクトリーで測定されたBaBar検出器が収集した約22700万個のB̄B対の分析。
• π⁰π⁰、π⁺π⁰、およびK⁺π⁰最終状態における信号効率とバックグラウンド寄与を抽出するために最尤フィット法の使用。
• 最終的な分岐率および非対称性測定値に統計的不確かさと系統的不確かさを組み込む。
• アイソスピン対称性関係を適用し、測定された分岐率および非対称性をCKM角度差|α − α_eff|の制約に結びつける。
• 統計的不確かさと系統的不確かさの推定値を組み合わせて、B⁰ → π⁰π⁰信号の有意性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 B⁰ → π⁰π⁰崩壊モードの正確な分岐率は何か？ その有意性は？
• RQ2 時間平均CP非対称性C_π⁰π⁰および電荷非対称性A_CP(π⁺π⁰)、A_CP(K⁺π⁰)の測定値は何か？
• RQ3 測定された分岐率および非対称性は、CKMユニタリティ三角形における角度差|α − α_eff|をどのように制約するか？
• RQ4 系統的不確かさが、分岐率および非対称性の最終測定値に与える影響は何か？

主な発見

• B⁰ → π⁰π⁰の分岐率は、系統的不確かさを含めた4.9σの有意性を伴い、(1.17 ± 0.32 ± 0.10)×10⁻⁶として測定された。
• 時間平均CP非対称性C_π⁰π⁰は-0.12 ± 0.56 ± 0.06として測定され、CP違反なしと整合的である。
• B⁺ → π⁺π⁰の分岐率は(5.8 ± 0.6 ± 0.4)×10⁻⁶であり、電荷非対称性A_CP(π⁺π⁰) = -0.01 ± 0.10 ± 0.02である。
• B⁺ → K⁺π⁰の分岐率は(12.0 ± 0.7 ± 0.6)×10⁻⁶であり、電荷非対称性A_CP(K⁺π⁰) = 0.06 ± 0.06 ± 0.01である。
• アイソスピン対称性と関連するBaBar測定値を用いて、90%信頼水準において|α − α_eff| < 35°の上限が確立された。