[论文解读] Measurement of the Branching Fraction for B^0 --> a1(1260)+-pi-+ with 535 Million BBbar Pairs

K. Abe|arXiv (Cornell University)|Jun 22, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 4

一句话总结

本研究利用KEKB上的Belle探测器收集的5.35亿对B̄B̄，测量了B⁰ → a₁⁺(1260)π⁻衰变的分支分支比，其中a₁⁺衰变为π⁺π⁺π⁻。测得的分支分支比为(14.9 ± 1.6 ± 2.3) × 10⁻⁶，对这一稀有且不含粲夸克的B⁰衰变模式给出了精确测定。

ABSTRACT

We present a measurement of the branching fraction for the decay B^0->a1+(1260)pi- with a1+->pi+pi+pi- using a data sample containing 535x10^6 BBbar pairs collected with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy e+e- collider operating at the Upsilon(4S) resonance. We measure the branching fraction Br(B^0->a1+pi-)Br(a1+->pi+pi+pi-) = (14.9 +- 1.6 +- 2.3)x10^-6, where the first and second errors are statistical and systematic, respectively.

研究动机与目标

• 以高精度测量稀有衰变B⁰ → a₁⁺(1260)π⁻的分支分支比。
• 研究a₁(1260)共振态在B⁰衰变中的性质。
• 为强子与弱子衰变在B介子物理中的理解做出贡献。
• 加强对基于QCD的独显B衰变模型的约束。

提出的方法

• 分析使用了在Upsilon(4S)共振能区采集的5.35 × 10⁶对B̄B̄数据，数据来自Belle探测器。
• 通过a₁⁺衰变为π⁺π⁺π⁻末态，重建了B⁰ → a₁⁺(1260)π⁻衰变链。
• 应用运动学重建与粒子识别技术，筛选信号事例并抑制背景。
• 通过无采样最大似然拟合方法，从不变质量分布中提取分支分支比。
• 通过改变选择标准、背景模型和探测器响应参数，评估系统误差。
• 最终结果综合了统计误差与系统误差，表示为(14.9 ± 1.6 ± 2.3) × 10⁻⁶。

实验结果

研究问题

• RQ1 B⁰ → a₁⁺(1260)π⁻衰变模式的分支分支比是多少？
• RQ2 在此衰变链中，a₁(1260)共振态的重建效果如何？
• RQ3 本测量中主要的系统误差来源是什么？
• RQ4 该结果与该独显衰变的理论预测相比如何？
• RQ5 该测量对QCD求和规则或因子化模型施加了何种约束？

主要发现

• 测得B⁰ → a₁⁺(1260)π⁻衰变（其中a₁⁺ → π⁺π⁺π⁻）的分支分支比为(14.9 ± 1.6 ± 2.3) × 10⁻⁶。
• 统计误差为1.6 × 10⁻⁶，系统误差为2.3 × 10⁻⁶。
• 结果与该独显衰变模式的理论预期一致。
• 该测量为未来B物理中张量介子衰变的研究提供了基准。
• 达到的精度支持对包含共振末态的非轻子B衰变的进一步探索。
• 该分析展示了Belle探测器在B衰变中分辨复杂三pion末态的能力。