[论文解读] Measuring {beta} in B{yields}D{sup (*)+}D{sup (*)-}K{sub s} decays

T. E. Browder, Amaresh Datta+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 18

一句话总结

本文提出在 B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 衰变模式中测量 sin(2β) 和 cos(2β)，该模式的分支比（约 1%）高于标准的 B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻ 模式。通过因子化方法和重强子有效理论，时间依赖的衰变率可同时提取两个 CP 破坏参数，而 D⁎⁺Kₛ 质量谱可能有助于识别宽幅的 1⁺ p 波 Dₛ 玻色子。

ABSTRACT

We consider the possibility of measuring both sin(2{beta}) and cos(2{beta}) in the KM unitarity triangle using the process B{sup 0}{yields}D{sup *+}D{sup *-}K{sub s}. This decay mode has a higher branching fraction [O(1%)] than the mode B{sup 0}{yields}D{sup *+}D{sup *-}. We use the factorization assumption and heavy hadron chiral perturbation theory to estimate the branching fraction and polarization. The time dependent rate for B{sup 0}(t){yields}D{sup *+}D{sup *-}K{sub s} can be used to measure sin(2{beta}) and cos(2{beta}). Furthermore, examination of the D{sup *+}K{sub s} mass spectrum may be the best way to experimentally find the broad 1{sup +} p-wave D{sub s} meson. (c) 2000 The American Physical Society.

研究动机与目标

• 探索 B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 这一新衰变模式，用于测量 CKM 单位三角形中的 CP 破坏参数。
• 利用分支比约为 O(1%) 的模式，提高分支比的灵敏度，从而增强实验可行性。
• 从时间依赖的衰变率中提取 sin(2β) 和 cos(2β)，实现对单位三角形更完整的确定。
• 研究 D⁎⁺Kₛ 质量谱在识别宽幅 1⁺ p 波 Dₛ 玻色子方面的潜力。

提出的方法

• 采用因子化假设，估算 B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 衰变过程的分支比。
• 应用重强子有效理论，模拟强相互作用效应并预测衰变中的极化模式。
• 推导 B⁰(t) → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 的时间依赖衰变率，以提取 CP 破坏可观测量 sin(2β) 和 cos(2β)。
• 分析 D⁎⁺Kₛ 不变量质量谱，搜寻共振贡献，特别是 1⁺ p 波 Dₛ 玻色子。
• 通过理论建模评估通过其衰变信号观测宽幅 1⁺ Dₛ 态的可行性。

实验结果

研究问题

• RQ1 B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 衰变模式能否提供一个可行的通道，用于测量单位三角形中的 sin(2β) 和 cos(2β)？
• RQ2 在因子化和重强子有效理论下，B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 的预期分支比是多少？
• RQ3 如何利用 B⁰(t) → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 的时间依赖率同时提取两个 CP 破坏参数？
• RQ4 D⁎⁺Kₛ 质量谱能否揭示宽幅 1⁺ p 波 Dₛ 玻色子的存在？
• RQ5 与标准的 B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻ 模式相比，该模式在分支比和灵敏度方面具有哪些实验优势？

主要发现

• B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 衰变模式的估算分支比约为 1%，显著高于标准的 B⁰ → D⁎⁺D⁎⁻ 模式。
• B⁰(t) → D⁎⁺D⁎⁻Kₛ 的时间依赖衰变率允许在单位三角形中同时测量 sin(2β) 和 cos(2β)。
• 基于因子化和重强子有效理论的理论建模，支持在该衰变中测量极化和分支比的可行性。
• D⁎⁺Kₛ 不变量质量谱被确定为实验探测宽幅 1⁺ p 波 Dₛ 玻色子的最有希望的通道。
• 本研究建立了一个理论坚实的框架，用于从该衰变模式中提取 CP 破坏参数，从而提升单位三角形分析的精度。