[论文解读] Recent Charm Results From CLEO

A. J. S. Smith|arXiv (Cornell University)|May 31, 2002

Particle accelerators and beam dynamics参考文献 1被引用 3

一句话总结

该论文利用在CESR上CLEO探测器获取的9 fb$^{-1}$ $e^+e^-$ 数据，对 $D^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$ 衰变进行了Dalitz图分析，观测到双Cabibbo抑制衰变 $D^0 \to K^{*+}(892)\pi^-$，其分支比为 $(0.6 \pm 0.3 \pm 0.2)\%$，相对于Cabibbo允许模式的强相移为 $(-3 \pm 11 \pm 8)^\circ$。此外，通过 $D^0 \to K^{*+}e^-\bar{\nu}_e$ 衰变，对 $D^0$-$\overline{D^0}$ 混合设定了95%置信水平下小于 $0.87\%$ 的严格上限，为标准模型之外的新物理提供了关键约束。

ABSTRACT

We describe two recent results using data collected with the CLEO detector at the CESR e+e- collider at energies near the Upsilon(4S). The first is a Dalitz plot analysis of the decay D0->K0spi+pi-. We observe a rich structure including the decay D0->K*+pi- which may be produced by D0-D0bar mixing or doubly Cabibbo-suppressed decays. We also search for D0-D0bar mixing in the decay D0->K*+e-nuebar. We observe no events and limit the mixing parameter R_mix to be less than 0.87% at the 95% confidence level.

研究动机与目标

• 利用Dalitz图分析搜索 $D^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$ 中的 $D^0$-$\overline{D^0}$ 混合与双Cabibbo抑制衰变。
• 通过多体 $D$ 衰变研究轻介子和胶球候选态的谱学性质。
• 通过测量衰变 $D^0 \to K^{*+}e^-\bar{\nu}_e$ 中的 $CP$ 违反参数 $R_{\rm mix}$，对 $D^0$-$\overline{D^0}$ 混合进行约束。
• 提取Cabibbo允许与双Cabibbo抑制振幅之间的强相移 $\delta_s$，以解决 $x$ 和 $y$ 混合参数。

提出的方法

• 使用变量 $M^2(\pi^+\pi^-)$ 和 $M_{RS}$ 对Dalitz图进行最大似然拟合，通过相对论Breit-Wigner形式和Blatt-Weisskopf形因子建模共振与非共振振幅。
• 通过 $\pi^+\pi^-$ 对重建 $K^0_S$，要求顶点拟合置信水平 > $10^{-4}$，并通过 $D^{*+} \to D^0\pi_s^+$ 使用慢衰变中子实现 $D^0$/$\overline{D^0}$ 标签。
• 利用能量释放 $Q = M^* - M - m_\pi$ 定义信号区域，核心宽度为 $220 \pm 4$ keV，且要求 $D^*$ 动量 > 2.0 GeV/$c$。
• 对于 $D^0 \to K^{*+}e^-\bar{\nu}_e$ 模式，通过事件动量轴、慢衰变中子方向和 $D^0$ 子粒子方向伪重建中微子，最优权重由蒙特卡罗模拟推导得出。
• 通过拟合 $t^2 e^{-t}$ 依赖关系提取信号产额，利用错误签名与正确签名事件的比值约束 $R_{\rm mix}$。
• 通过改变拟合参数、共振态模型选择和背景侧带区域评估系统误差。

实验结果

研究问题

• RQ1 双Cabibbo抑制衰变 $D^0 \to K^{*+}(892)\pi^-$ 的分支比和强相移是多少？
• RQ2 能否在 $D^0 \to K^{*+}e^-\bar{\nu}_e$ 衰变中观测到 $D^0$-$\overline{D^0}$ 混合？
• RQ3 $D^0$-$\overline{D^0}$ 混合对 $K^0_S\pi^+\pi^-$ 最终态的贡献是多少？它如何影响Dalitz图结构？
• RQ4 $D^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$ 衰变中，Cabibbo允许与双Cabibbo抑制振幅之间的强相移 $\delta_s$ 是多少？
• RQ5 本分析中是否能在约百分之几的水平观测到 charm 衰变中的 $CP$ 破坏？

主要发现

• 观测到 $D^0 \to K^{*+}(892)\pi^-$ 衰变，其分支比相对于Cabibbo允许模式为 $(0.6 \pm 0.3 \pm 0.2)\%$。
• 测量到 $K^{*+}(892)\pi^-$ 与 $K^{*+}(892)^{-}\pi^+$ 振幅之间的强相移为 $(-3 \pm 11 \pm 8)^\circ$。
• 在Dalitz图分析中，未观测到 $D^0$ 与 $\overline{D^0}$ 衰变在百分之几水平的 $CP$ 违反效应。
• 通过 $D^0 \to K^{*+}e^-\bar{\nu}_e$ 衰变模式，$D^0$-$\overline{D^0}$ 混合参数 $R_{\rm mix}$ 在95%置信水平下被限制在小于 $0.87\%$。
• Dalitz图拟合包含18个共振与非共振贡献，其中 $K^{*}(892)^{-}$ 模式占总拟合分数的 $67.2\%$。
• $K_{0}(1430)^{-}$ 与 $K^{*}(1680)^{-}$ 共振态贡献显著，拟合分数分别为 $8.0\%$ 与 $2.3\%$。