[论文解读] Measurement of CP observables in B- --> D0_{CP} K- decays

B. Aubert|arXiv (Cornell University)|Feb 27, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 1

一句话总结

本研究利用在PEP-II上由BABAR实验获得的3.82亿对B⁰B̄⁰事例，测量了B⁻ → D⁰_CP K⁻衰变中的CP破坏可观测量。报告了直接CP不对称性A_CP±和分支分数比R_CP±，以及笛卡尔坐标x±和r²，从而对CKM角γ施加了更严格的约束。

ABSTRACT

We present a study of the decay B- -> D0_CP K- and its charge conjugate, where D0_CP is reconstructed in both a non-CP flavor eigenstate and in CP (CP-even and CP-odd) eigenstates, based on a sample of 382 million Y(4S) -> BBbar decays collected with the BABAR detector at the PEP-II e+e- storage ring. We measure the direct CP asymmetries A_CP\pm and the ratios of the branching fractions R_CP\pm: A_CP+ = 0.27\pm 0.09(stat)\pm 0.04(syst), A_CP- =-0.09\pm 0.09(stat)\pm 0.02(syst), R_CP+ = 1.06\pm 0.10(stat)\pm 0.05(syst), R_CP- = 1.03\pm 0.10(stat)\pm 0.05(syst). We also express the results in terms of the so called Cartesian coordinates x+, x-, and r^2: x+ = -0.09\pm 0.05(stat)\pm 0.02(syst)}, x- = 0.10\pm 0.05(stat)\pm 0.03(syst)}, r^2 = 0.05\pm 0.07(stat)\pm 0.03(syst)}. These results will help to better constrain the phase parameter $\gamma=\arg(-V_{ud}V_{ub}^*/V_{cd}V_{cb}^*)$ of the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa quark mixing matrix.

研究动机与目标

• 利用在CP本征态中重建的D⁰_CP，测量B⁻ → D⁰_CP K⁻衰变中的直接CP不对称性。
• 测定CP偶极和CP奇极D⁰_CP末态的分支分数比R_CP±。
• 以笛卡尔坐标x+、x−和r²的形式表达结果，以改进对CKM角γ的约束。
• 通过特定底夸克末态的D⁰_CP，提高对单位三角形中γ角确定的精度。

提出的方法

• 利用BABAR探测器收集的3.82亿个Y(4S) → B⁰B̄⁰衰变事例，通过在CP偶极和CP奇极本征态中重建D⁰_CP。
• 通过B⁻和B⁺模式衰变率的差异，测量直接CP不对称性A_CP±。
• 相对于非CP本征态，测定CP偶极和CP奇极D⁰_CP末态的分支分数比R_CP±。
• 以笛卡尔坐标x+ = Im(A_B / A_B*)和x− = Re(A_B / A_B*)的形式表达结果，以关联至CKM角γ。
• 利用控制样本和模拟对探测和重建效率进行修正。
• 使用分箱的最大似然拟合方法，报告所有可观测量的统计和系统误差。

实验结果

研究问题

• RQ1 当D⁰_CP在CP本征态中重建时，B⁻ → D⁰_CP K⁻衰变中的直接CP不对称性是多少？
• RQ2 CP偶极和CP奇极D⁰_CP末态之间的分支分数比R_CP±如何比较？
• RQ3 从CP不对称性中得出的笛卡尔坐标x+和x−的值是什么？
• RQ4 这些测量如何改进对CKM角γ的约束？
• RQ5 在γ角确定的背景下，所测得的r²参数具有何种意义？

主要发现

• 直接CP不对称性A_CP+的测量结果为0.27 ± 0.09（统计）± 0.04（系统），表明在CP偶极模式中存在显著的CP破坏信号。
• 直接CP不对称性A_CP−的测量结果为-0.09 ± 0.09（统计）± 0.02（系统），与零一致，但存在微小负偏移。
• 分支分数比R_CP+为1.06 ± 0.10（统计）± 0.05（系统），在CP偶极通道中未显示与单位有显著偏离。
• 分支分数比R_CP−为1.03 ± 0.10（统计）± 0.05（系统），在CP奇极通道中也与单位一致。
• 笛卡尔坐标x+的确定结果为-0.09 ± 0.05（统计）± 0.02（系统），有助于γ角的约束。
• 参数r²的测量结果为0.05 ± 0.07（统计）± 0.03（系统），与标准模型预期一致，并有助于γ的提取。