[论文解读] An exploration of Bs→J/ψss¯

Robert Knegjens|arXiv (Cornell University)|Aug 1, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 31被引用 2

一句话总结

本文探讨了从衰变模式 Bs→J/ψη(′) 和 Bs→J/ψf0(980) 中提取 Bs→J/ψss¯ 混合相位 ϕs 的方法，展示了如何控制强子不确定性，并表明这些模式中的有效寿命测量可约束 ϕs 和衰变宽度差 ΔΓs，从而为时间依赖性分析提供一种互补方法。

ABSTRACT

Measurements of the Bs0−B¯s0 mixing phase ϕs appear to be converging towards the SM prediction, suggesting that contributions from New Physics (NP), if present, are small. This poses the question of whether smallish NP in ϕs can be distinguished from the hadronic uncertainties present in the interfering Bs decay mode. In this paper we discuss the potential of extracting ϕs from the decay modes Bs→J/ψη(′) and Bs→J/ψf0(980) and how their respective hadronic uncertainties can be controlled. In addition, we demonstrate how the branching ratios of the former decays can be used to estimate the η−−η′ mixing angles. Finally, we point out that effective lifetime measurements of decay modes such as the Bs→J/ψf0(980) can be used to constrain both ϕs and the Bs decay width difference ΔΓs, complementary to the usual time-dependent tagged analysis.

研究动机与目标

• 评估利用涉及 J/ψ 和轻介子（伪标量或标量介子）的衰变模式测量 Bs0−B¯s0 混合相位 ϕs 的可行性。
• 解决在如 Bs→J/ψη(′) 和 Bs→J/ψf0(980) 等干涉衰变模式中强子不确定性的挑战。
• 探索利用 Bs→J/ψη(′) 衰变的分支比来估算 η−η′ 混合角的方法。
• 证明 Bs→J/ψf0(980) 中的有效寿命测量可对 ϕs 和 ΔΓs 提供独立约束。
• 为探测 Bs 系统中的新物理，提供一种与时间依赖性标记分析互补的方法。

提出的方法

• 利用幅度分析和幅度分析技术，从 Bs→J/ψη(′) 和 Bs→J/ψf0(980) 衰变中的干涉效应中提取 ϕs。
• 应用理论框架来建模强子矩阵元并控制干涉项中的不确定性。
• 利用 Bs→J/ψη(′) 的分支比测量，通过幅度关系约束 η−η′ 混合角。
• 分析 Bs→J/ψf0(980) 衰变中的有效寿命，利用时间积分可观测量提取 ϕs 和 ΔΓs 的信息。
• 将有效寿命方法与标准的时间依赖性标记分析进行比较，突出其互补的敏感性。
• 依赖标准模型对 ϕs 的预测作为基准，以评估微小新物理贡献的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 尽管存在显著的强子不确定性，能否可靠地从 Bs→J/ψη(′) 和 Bs→J/ψf0(980) 衰变中提取混合相位 ϕs？
• RQ2 Bs→J/ψη(′) 衰变的分支比在多大程度上可用于估算 η−η′ 混合角？
• RQ3 Bs→J/ψf0(980) 中的有效寿命测量如何同时约束 ϕs 和衰变宽度差 ΔΓs？
• RQ4 有效寿命方法在多大程度上与传统的时间依赖性标记分析互补，以探测 ϕs？
• RQ5 在这些衰变模式中，微小的新物理贡献能否与残余的强子不确定性区分开来？

主要发现

• 通过幅度分析和理论建模，Bs→J/ψη(′) 和 Bs→J/ψf0(980) 衰变中的强子不确定性可得到有效控制。
• Bs→J/ψη(′) 衰变的分支比为估算 η−η′ 混合角提供了一种可行方法。
• Bs→J/ψf0(980) 中的有效寿命测量为 ϕs 和 ΔΓs 提供了与时间依赖性标记无关的互补约束。
• 有效寿命方法增强了对 ϕs 和 ΔΓs 的敏感性，尤其在时间依赖性分析受限的情况下更具优势。
• 结果支持这些衰变模式作为 ϕs 精度探测工具的可行性，即使在存在微小新物理贡献的情况下亦然。
• 实验测量的 ϕs 值向标准模型预测收敛，与微小新物理效应一致，这些效应可通过这些衰变模式进行探测。