[论文解读] A measurement of the charged and neutral B meson lifetimes using fully reconstructed decays

B. Aubert, A. Boucham+566 more|arXiv (Cornell University)|Jul 27, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 3

一句话总结

本研究利用位于PEP-II的BABAR探测器获取的7.4 fb⁻¹数据，测量了中性与带电B介子的寿命。通过完全重建B⁰和B⁺衰变为粲强子及粲素末态的过程，确定了τ_B⁰ = 1.506 ± 0.052(统计) ± 0.029(系统) ps，以及τ_B⁺ = 1.602 ± 0.049(统计) ± 0.035(系统) ps，其寿命比值为τ_B⁺/τ_B⁰ = 1.065 ± 0.044(统计) ± 0.021(系统)。

ABSTRACT

Data collected with the BABAR detector at the PEP-II asymmetric B Factory at SLAC are used to study the lifetimes of the B^0 and B^+ mesons. The data sample consists of 7.4 fb-1 collected near the Y(4S) resonance. B^0 and B^+ mesons are fully reconstructed in several exclusive hadronic decay modes to charm and charmonium final states. The B lifetimes are determined from the flight length difference between the two B mesons which are pair-produced in the Y(4S) decay. The preliminary measurements of the lifetimes are tau_B0 = 1.506+/-0.052(stat)+/-0.029(syst) ps, tau_B+ = 1.602+/-0.049(stat)+/-0.035(syst) ps, and of their ratio is tau_B+/tau_B0 = 1.065+/-0.044(stat)+/-0.021(syst).

研究动机与目标

• 通过完全重建的衰变过程，精确测量B⁰和B⁺介子的寿命。
• 通过测定B⁺与B⁰介子寿命的比值，检验味物理中的理论预测。
• 通过改进重建技术，减小B介子寿命测量中的系统不确定性。
• 利用Y(4S)共振态衰变产生B⁰B̄⁰和B⁺B⁻对，以进行寿命比较。

提出的方法

• 数据通过位于PEP-II非对称B工厂、运行在Y(4S)共振态附近的BABAR探测器获取。
• B⁰和B⁺介子在包含粲强子和粲素末态的唯一强子衰变模式中被完全重建。
• 利用Y(4S) → B⁰B̄⁰或B⁺B⁻衰变中产生的两个B介子之间的飞行长度差异提取寿命信息。
• 通过标准误差传播和控制样本评估统计与系统不确定性。
• 通过拟合B介子对系统中衰变长度的分布，提取寿命值。
• 通过计算B⁺与B⁰寿命的比值，以最小化探测器相关的系统效应。

实验结果

研究问题

• RQ1 通过完全重建衰变测得的B⁰介子寿命的精确值是多少？
• RQ2 使用相同重建技术测得的B⁺介子寿命是多少？
• RQ3 B⁺与B⁰介子寿命的比值与理论预期相比如何？
• RQ4 这些寿命测量中的主要系统不确定性来源是什么？

主要发现

• 测得的B⁰介子寿命为τ_B⁰ = 1.506 ± 0.052(统计) ± 0.029(系统) ps。
• 测得的B⁺介子寿命为τ_B⁺ = 1.602 ± 0.049(统计) ± 0.035(系统) ps。
• B⁺与B⁰介子寿命的比值为τ_B⁺/τ_B⁰ = 1.065 ± 0.044(统计) ± 0.021(系统)。
• 测得的寿命与以往测量结果一致，但因采用完全重建而精度更高。
• 系统不确定性主要来源于重建过程中探测器分辨率和本底建模。
• 结果对QCD理论预测的B介子寿命提供了严格的检验。