[论文解读] Measurement of The Time-Dependent CP Asymmetry in B0 --> K*0 gamma Decays

B. Aubert|arXiv (Cornell University)|Aug 12, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 4

一句话总结

本研究利用位于SLAC的BaBar实验收集的4.31亿对B⁰B̄⁰事例，对B⁰ → K*⁰γ衰变中的时间依赖性CP破坏不对称性进行了初步测量。结果得到S_{K*γ} = -0.08 ± 0.31 ± 0.05，C_{K*γ} = -0.15 ± 0.17 ± 0.03，与标准模型一致，并对b → sγ跃迁中的CP破坏参数提供了约束。

ABSTRACT

We present a preliminary measurement of the time-dependent CP asymmetry in B0 --> K*0 (K_S0 pi0) gamma decays based on 431 x 10^6 Upsilon(4S) --> BBbar decays collected with the BaBar detector at the PEP-II asymmetric-energy e+e- collider at SLAC. In a sample containing 316 +/- 22 signal events we measure S_{K* gamma} = -0.08 +/- 0.31 +/- 0.05 and C_{K* gamma} = -0.15 +/- 0.17 +/- 0.03. The uncertainties are statistical and systematic, respectively.

研究动机与目标

• 测量B⁰ → K*⁰γ衰变中的时间依赖性CP不对称性，作为探索标准模型之外新物理的探针。
• 检验辐射B⁰衰变中CP破坏与标准模型预测的一致性。
• 提高对b → sγ跃迁中CP破坏参数S_{K*γ}和C_{K*γ}的测定精度。
• 分析来自4.31 × 10⁶ Upsilon(4S) → B⁰B̄⁰衰变的316 ± 22个信号事例样本。

提出的方法

• 利用PEP-II e⁺e⁻对撞机上BaBar探测器收集的4.31 × 10⁶对B⁰B̄⁰事例。
• 通过重建的K*⁰ → K_S⁰π⁰和光子事例，识别B⁰ → K*⁰ (K_S⁰π⁰)γ衰变。
• 应用时间依赖性振幅分析，从衰变时间分布中提取CP不对称性参数S_{K*γ}和C_{K*γ}。
• 利用运动学和顶点变量进行信号事例提取和背景抑制。
• 在最终结果中分别量化统计误差和系统误差。
• 使用时间依赖性CP不对称性公式：A_{CP}(t) = S_{K*γ} sin(Δm t) + C_{K*γ} cos(Δm t)，其中Δm为B⁰–B̄⁰质量差。

实验结果

研究问题

• RQ1 B⁰ → K*⁰γ衰变中CP破坏参数S_{K*γ}的值是多少？
• RQ2 B⁰ → K*⁰γ衰变中CP破坏参数C_{K*γ}的值是多少？
• RQ3 这些测量结果与b → sγ跃迁的标准模型预测相比如何？
• RQ4 这些结果在多大程度上限制了辐射B⁰衰变中新物理贡献的可能性？
• RQ5 在考虑统计误差和系统误差的前提下，观测到的CP不对称性具有多大显著性？

主要发现

• 测得S_{K*γ}的值为-0.08，统计误差为±0.31，系统误差为±0.05。
• 测得C_{K*γ}的值为-0.15，统计误差为±0.17，系统误差为±0.03。
• 结果与零CP不对称性一致，表明该衰变模式中未观测到显著偏离标准模型的迹象。
• 从完整数据样本中确定的信号事例数为316 ± 22个。
• S_{K*γ}和C_{K*γ}的不确定性主要由统计误差主导，系统误差贡献较小。
• 测得的不对称性与标准模型对b → sγ跃迁中CP破坏较小的预期相符。