[论文解读] Measurement of alpha/phi2 in Bo --> pi pi, rho pi and rho rho

J. Dalseno|arXiv (Cornell University)|Jan 10, 2011

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

一句话总结

本文利用在Υ(4S)共振态下BaBar与Belle实验的数据，对B⁰ → ππ、ρπ和ρρ衰变中的CKM角α（φ₂）进行了更新测量。通过分析时间依赖的CP破坏不对称性，并利用同位旋对称性抑制胶子污染，实验显著提高了φ₂的测量精度，各末态结果一致，支持标准模型的预测。

ABSTRACT

We present a summary of the measurements of the CKM angle, alpha (phi2), performed by the BaBar and Belle experiments which collect BBbar pairs at the Y(4S) resonance produced in asymmetric e+ e- collisions. We discuss the measurements of the branching fractions and CP asymmetries in the B --> pi pi, rho pi and rho rho final states that lead to constraints on alpha (phi2).

研究动机与目标

• 利用B⁰ → ππ、ρπ和ρρ衰变模式精确测定CKM角α（φ₂）
• 通过测量直接CP破坏与混合诱导CP破坏不对称性，检验标准模型对CP破坏的描述
• 在B → ππ与B → ρρ体系中利用同位旋对称性，减少胶子污染带来的理论不确定性
• 在多个衰变模式间提供对φ₂的一致约束，提升全局单位三角形拟合的精度

提出的方法

• 基于衰变序列Υ(4S) → B⁰B̄⁰ → fCP fTag的时间依赖CP不对称性分析，其中∆t = tCP − tTag
• 从时间依赖的衰变率中测量ACP（直接CP破坏）与SCP（混合诱导CP破坏）：P(∆t, q) = e^−|∆t|/τB⁰ / (4τB⁰) × [1 + q(ACP cos ∆md∆t + SCP sin ∆md∆t)]
• 利用同位旋对称性关联B → ππ与B → ρρ模式中的振幅，即使存在胶子贡献也能提取φ₂
• 对B⁰ → (ρπ)⁰的Dalitz图进行振幅分析，考虑图中强相位的分布变化以解析干涉效应
• 结合BaBar（467百万对BB对）与Belle（535百万对BB对）的数据，提升统计精度
• 应用同位旋三角关系：A+0 = 1/√2 A+− + A00 与 A−0 = 1/√2 A+− + A00，以确定∆φ₂并解决φ₂的歧义问题

实验结果

研究问题

• RQ1 从B⁰ → ππ、ρπ和ρρ衰变中，当前实验对CKM角α（φ₂）的约束是什么？
• RQ2 这些衰变中的直接与混合诱导CP破坏不对称性在多大程度上偏离标准模型的预期？
• RQ3 同位旋对称性在分离胶子贡献并提取φ₂方面有多高效？
• RQ4 尽管分支比很低，B⁰ → ρ⁰ρ⁰模式对全局φ₂约束有何影响？
• RQ5 BaBar与Belle在不同衰变模式下的结果如何比较？φ₂的联合世界平均值是多少？

主要发现

• BaBar在B⁰ → π+π−中测得ACP = +0.25 ± 0.08 ± 0.02，SCP = −0.68 ± 0.10 ± 0.03，表明CP破坏具有6.3σ的显著性
• Belle在B⁰ → π+π−中测得ACP = +0.55 ± 0.08 ± 0.05，SCP = −0.61 ± 0.10 ± 0.04，显示CP破坏具有5.5σ的证据
• 在B⁰ → ρ+ρ−中，BaBar测得ACP = 0.01 ± 0.15 ± 0.06，SCP = −0.17 ± 0.20+0.05−0.06；Belle报告ACP = +0.16 ± 0.21 ± 0.07，SCP = +0.19 ± 0.30 ± 0.07
• BaBar从B → ρρ得到φ₂ = (92.4+6.0−6.5)°，Belle测得φ₂ = (91.7 ± 14.9)°，两者在不确定度范围内一致
• 在B⁰ → (ρπ)⁰中，BaBar得到φ₂ = (87+4.5−13)°，Belle在68.3%置信水平下约束为68° < φ₂ < 95°，结果良好一致
• CKMfitter与Ufitter的世界平均值分别为φ₂ = (89.0+4.4−4.2)°与φ₂ = (91.4 ± 6.1)°，表明不同实验与模式间结果一致