[論文レビュー] Study of rare and hadronic B decays in BABAR

L. Lista|ArXiv.org|Oct 4, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 22

ひとこと要約

この論文は、PEP-IIで収集された2260万件のBBイベントを用いて、チャームニュウム状態（J/ψ、ψ(2S)、χc）およびB⁰→K*⁰γのようなレアな放射性崩壊への排他的および包含的B中間子崩壊の最初の測定を提示している。主な結果には、B⁰→χc1K*⁰の最初の観測、B→J/ψXおよびB→χc1Xの高精度な分岐比、およびA_CP = -0.035 ± 0.094 ± 0.022のB⁰→K*⁰γにおけるCP非対称性の測定が含まれる。

ABSTRACT

We present results from BABAR experiment for the measurement of inclusive and exclusive branching fractions of B mesons into final states containing $J/ψ$, $ψ(2S)$ and $χ_c$. The contributions of CP even and odd amplitudes in the decay $B^0 o J/ψK^{*0}$ are determined from an angular analysis. We report the measurements of the branching ratios $B^0 o D^{*+}D^{*-}$ and $D^{*+}D^{*-}K^0_S$, and the study of exclusive two-body and quasi-two-body charmless decays. The branching fraction of the decay $B^0 o K^{*0} γ$ has been determined and the corresponding CP asymmetry has been measured.

研究の動機と目的

• J/ψ、ψ(2S)、およびχc共鳴状態を含む最終状態へのB中間子の包含的および排他的分岐比を測定すること。
• 角度解析を用いて、B⁰→J/ψK*⁰崩壊におけるCP偶数およびCP奇数の振幅の寄与を特定すること。
• レアな放射性崩壊B⁰→K*⁰γの分岐比およびCP非対称性を測定すること。
• 将来のCP違反測定のための排他的2体および準2体のcharmless崩壊を研究すること。
• 正確な分岐比測定に基づいて、因子化理論によるB崩壊の理論的予測を検証すること。

提案手法

• BBイベントの数は、Υ(4S)ピークでの共鳴および非共鳴領域で収集された多ハドロンおよび二ミュオンイベントに基づくBカウント技術を用いて推定された。
• チャームニュウム状態は、レプトン（e⁺e⁻、μ⁺μ⁻）、J/ψ→μ⁺μ⁻、ψ(2S)→J/ψπ⁺π⁻、およびχc→J/ψγの最終状態で再構成され、電子のブレムストラール回復が適用された。
• 包含的分岐比は、インvariant質量ピークへのフィットから抽出され、検出および再構成効率の補正にはデータからのコントロールサンプルが用いられた。
• B⁰→J/ψK*⁰の角度分布を解析して、CP偶数およびCP奇数の振幅を分離した。
• B⁰→K*⁰γに対しては、光子同定およびK*⁰再構成（K⁺π⁻）が用いられ、光子とイベントのスルスト軸との間のスルスト角を用いてバックグラウンドを抑制した。
• CP非対称性は、B⁰およびB̄⁰がK*⁰γ最終状態に崩壊する際の収量を比較することで測定された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 J/ψ、ψ(2S)、およびχc最終状態へのB崩壊の包含的および排他的分岐比は何か？
• RQ2 B⁰→J/ψK*⁰崩壊におけるCP偶数およびCP奇数振幅の相対的寄与は何か？
• RQ3 レアな放射性崩壊B⁰→K*⁰γの分岐比および直接CP非対称性は何か？
• RQ4 色抑制崩壊B⁺→D*⁺D*⁻K⁺の分岐比は何か？
• RQ5 排他的charmless2体および準2体崩壊の分岐比は何か？

主な発見

• B→J/ψXの包含的分岐比は (1.044 ± 0.013 ± 0.028) × 10⁻² として測定された。
• B→χc1Xの包含的分岐比は (0.378 ± 0.034 ± 0.026) × 10⁻² として測定された。
• B⁰→χc1K*⁰崩壊の最初の観測が報告され、信号と整合した有意性を示した。
• B⁰→K*⁰γの分岐比は (4.39 ± 0.41 ± 0.27) × 10⁻⁵ として測定された。
• B⁰→K*⁰γにおける直接CP非対称性は A_CP = -0.035 ± 0.094 ± 0.022 として測定された。
• 統計的有意性が低いため、B→χc2Xの分岐比に対して90%信頼水準で上限0.21 × 10⁻² が設定された。