[论文解读] $ ho-\omega$ mixing contribution to the measured $CP$ asymmetry of $B^\pm o \omega K^\pm$

Zhen-Hua Zhang, S. Yang+1 more|arXiv (Cornell University)|May 19, 2020

Advanced MRI Techniques and Applications参考文献 13被引用 5

一句话总结

本文指出，由于ρ−ω混合的非可忽略贡献，实验测得的B± → ωK±衰变中的CP破坏不对称性（Aexp_CP）与传统定义的不对称性（Acon_CP）存在差异，该贡献被量化为∆Aρω_CP ≈ 0.01+0.01−0.02。作者从BaBar实验中B± → π+π−K±的数据中提取了这一修正项，发现其大小与测得的Aexp_CP相当，表明ρ−ω混合在含ω的B衰变中显著影响CP不对称性测量。

ABSTRACT

We study the $CP$ asymmetry of $B^\pm o \omega K^\pm$ with the inclusion of the $ ho-\omega$ mixing mechanism. It is shown that the $CP$ asymmetry of $B^\pm o\omega K^\pm$ experimentally measured ($A_{CP}^{ ext{exp}}$) and conventionally defined ($A_{CP}^{ ext{con}}$) are in fact different, which relation can be illustrated as $A_{CP}^{ ext{exp}}=A_{CP}^{ ext{con}}+\Delta A_{CP}^{ ho\omega}$, with $\Delta A_{CP}^{ ho\omega}$ the $ ho-\omega$ mixing contribution to $A_{CP}^{ ext{exp}}$. $A_{CP}^{ ext{exp}}$ is in fact the regional $CP$ asymmetry of $B^\pm o\pi^+\pi^-\pi^0 K^\pm$ when the invariant mass of the three pions lies in the vicinity of the $\omega$ resonance. The numerical value of $\Delta A_{CP}^{ ho\omega}$ is extracted from the experimental data of $B^\pm o\pi^+\pi^-K^\pm$ and is found to be comparable with $A_{CP}^{ ext{exp}}$, hence, nonnegligible. The conventionally defined $CP$ asymmetry, $A_{CP}^{ ext{con}}$, is obtained from the values of $A_{CP}^{ ext{exp}}$ and $\Delta A_{CP}^{ ho\omega}$, and is compared with the theoretical calculations in the literature.

研究动机与目标

• 研究ρ−ω混合对B± → ωK±衰变中测得的CP不对称性的影响。
• 解决该衰变道中理论预测与实验测量之间CP不对称性的差异。
• 量化ρ−ω混合对实验观测到的CP不对称性的贡献，将其与传统定义的不对称性区分开来。
• 为涉及ω介子的B衰变中的CP不对称性重新评估提供框架，其中ρ−ω混合可能不可忽略。

提出的方法

• 本文通过关系式Aexp_CP = Acon_CP + ∆Aρω_CP，将测得的CP不对称性Aexp_CP分解为Acon_CP与∆Aρω_CP。
• 将B± → π+π−π0K±的衰变振幅建模为直接ω衰变与通过ρ−ω混合的ρ0 → ω衰变贡献之和。
• 从有效耦合与传播子结构推导出ρ−ω混合参数δρω(s)，其中δρω(s) ≡ Π∗_ρω(s)/sρ。
• 利用BaBar实验中B± → π+π−K±分析提取的振幅参数，结合实验拟合的不确定性，计算∆Aρω_CP。
• 采用公式∆Aρω_CP ≈ −2ℜ[(∆xρ + i∆yρ)/(xω + iyω) · ˜Πρω(m²ω)Π∗_ρω(m²ω)/(m²ω − m²ρ + imρΓρ)²]计算修正项。
• 基于BaBar振幅参数与ρ−ω混合矩阵元，提取∆Aρω_CP值，并根据实验不确定性进行误差传播。

实验结果

研究问题

• RQ1 ρ−ω混合如何影响B± → ωK±衰变中测得的CP不对称性？
• RQ2 ρ−ω混合贡献∆Aρω_CP的大小与实验测得的Aexp_CP相比如何？
• RQ3 为何B± → ωK±衰变中的测得CP不对称性远小于理论预测值？
• RQ4 实验与理论之间的差异是否可由ρ−ω混合效应解释，而非新物理？
• RQ5 在含ω的B衰变中，传统定义的CP不对称性Acon_CP与实验测得的Aexp_CP是否存在显著差异？

主要发现

• 由于ρ−ω混合的存在，实验测得的CP不对称性Aexp_CP与传统定义的不对称性Acon_CP并不相同，满足Aexp_CP = Acon_CP + ∆Aρω_CP。
• 从BaBar实验中B± → π+π−K±的数据中提取出ρ−ω混合贡献∆Aρω_CP ≈ 0.01+0.01−0.02。
• 该∆Aρω_CP的数值大小与测得的Aexp_CP = −0.02 ± 0.04相近，表明其不可忽略，不能被忽略。
• 传统定义的CP不对称性被确定为Acon_CP = −0.03 ± 0.04+0.02−0.01，比Aexp_CP更符合理论预测。
• 分析表明，ρ−ω混合显著影响含ω末态的B衰变中的CP不对称性测量，尤其当ω通过π+π−π0重建时更为明显。
• 作者警告，BaBar提取的振幅具有较大不确定性，未来需要更精确的振幅分析以验证这些发现。