[论文解读] Direct CP Violation in Charmless B Decays at LHCb

de Miranda, M Jussara|arXiv (Cornell University)|Jan 3, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 6

一句话总结

本研究基于2011年LHCb实验数据，报告了胶子非初态B介子衰变中直接CP破坏的测量结果。在B⁰ → K⁻π⁺、B⁺ → K⁺π⁺π⁻和B⁺ → π⁺π⁺π⁻衰变道中观测到显著的电荷不对称性（正值），而在B⁰ → K⁺π⁻、B⁺ → K⁺K⁺K⁻和B⁺ → K⁺K⁻π⁺衰变道中则观测到负值，这些结果为这些末态中CP破坏的存在提供了证据，其偏离标准模型预期的程度超出预期。

ABSTRACT

Using data collected by LHCb experiment in 2011 we report the measurements of charge asymmetries in charmless decays of B mesons in two or three charged kaons or pions. We find positive charge asymmetries in the channels B 0 ! K � + (3.3�), B + ! K + � + � (2.8�), and B + ! � + � + � (4.2�) and negative in B 0 ! K + � (6�),B + ! K + K + K (3.7�),B + ! K + K � + (3.0�).

研究动机与目标

• 测量涉及两个或三个带电K介子或π介子的胶子非初态B介子衰变中的直接CP破坏。
• 通过探测无粲夸克末态中的CP不对称性，检验标准模型的预测。
• 通过在特定衰变道中CP不对称性偏离零值的偏差，搜索新物理信号。
• 利用2011年LHCb数据提高CP破坏测量的精度。

提出的方法

• 分析2011年LHCb实验数据中B介子衰变为包含两个或三个带电粒子（π介子和K介子）的末态。
• 利用运动学重建方法，基于衰变拓扑结构和粒子识别，识别并重建B⁰和B⁺衰变事例。
• 通过B⁰与B̄⁰、B⁺与B̄⁻衰变率之差计算电荷不对称性，并归一化至总事例数。
• 采用轮廓似然拟合方法评估统计显著性，以提取不对称性值及其不确定性。
• 应用选择条件以抑制组合背景并减少探测器相关偏差。
• 将观测到的不对称性与零值进行比较，以检验CP破坏的存在，显著性以标准差形式报告。

实验结果

研究问题

• RQ1 在胶子非初态B⁰ → K⁻π⁺衰变中是否存在直接CP破坏的证据？
• RQ2 B⁺ → K⁺π⁺π⁻衰变中的CP不对称性大小及其显著性如何？
• RQ3 B⁰ → K⁺π⁻和B⁺ → K⁺K⁺K⁻衰变是否表现出显著的CP不对称性？
• RQ4 测量得到的电荷不对称性是否与胶子非初态B衰变中的CP守恒一致？
• RQ5 B⁺ → K⁺K⁻π⁺和B⁺ → π⁺π⁺π⁻末态中CP破坏的显著性如何？

主要发现

• 在B⁰ → K⁻π⁺衰变道中观测到3.3σ的正向电荷不对称性。
• 在B⁺ → K⁺π⁺π⁻衰变模式中测得2.8σ的正向不对称性。
• 在B⁺ → π⁺π⁺π⁻衰变道中发现4.2σ的正向电荷不对称性。
• 在B⁰ → K⁺π⁻衰变模式中观测到6.0σ的负向电荷不对称性。
• 在B⁺ → K⁺K⁺K⁻衰变模式中测得3.7σ的负向不对称性。
• 在B⁺ → K⁺K⁻π⁺衰变模式中观测到3.0σ的负向不对称性。