[论文解读] Study of B0 -> pi0pi0, B+ -> pi+pi0 and B+ -> K+pi0 decays

B. Aubert|arXiv (Cornell University)|Aug 17, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 4

一句话总结

本研究基于SLAC的BaBar实验获得的2.27亿对B̄B对，对B⁰ → π⁰π⁰、B⁺ → π⁺π⁰和B⁺ → K⁺π⁰衰变的分支比及不对称性进行了更新测量。主要结果包括：BR(B⁰ → π⁰π⁰) = (1.17 ± 0.32 ± 0.10)×10⁻⁶，显著性达4.9σ；利用同位旋关系，得到|α − α_eff|在90%置信水平下的上限为< 35°。

ABSTRACT

We present updated measurements of the branching fractions for the modes B0->pi0pi0, B+ -> pi+pi0, and B+ -> K+pi0. We also measure the time-integrated asymmetry C_pi0pi0 and the charge asymmetries A_CP(pi+pi0) and A_CP(K+pi0). Based on a sample of approximately 227 million BBar pairs collected by the BaBar detector at the PEP-II asymmetric-energy B Factory at SLAC, we measure BR(B0 -> pi0pi0) = (1.17 +/- 0.32 +/- 0.10)*10^{-6}, C_pi0pi0 = -0.12 +/- 0.56 +/- 0.06, where the first errors are statistical and the second are systematic. The B0 -> pi0pi0 signal has a significance of 4.9sigma including systematic uncertainties. We also measure BR(B+ -> pi+pi0) = (5.8 +/- 0.6 +/- 0.4)*10^{-6}, A_CP(pi+pi0) = -0.01 +/- 0.10 +/- 0.02, BR(B+ -> K+pi0) = (12.0 +/- 0.7 +/- 0.6)*10^{-6}, A_CP(K+pi0) = 0.06 +/- 0.06 +/- 0.01 . Using related BaBar measurements and isospin relations we find an upper bound on the angle difference |delta| = |alpha - alpha_eff| of 35 degrees at the 90% C.L.

研究动机与目标

• 利用BaBar实验获得的大数据样本，提高B⁰ → π⁰π⁰、B⁺ → π⁺π⁰和B⁺ → K⁺π⁰衰变分支比测量的精度。
• 测量这些衰变模式下的时间积分CP不对称性C_π⁰π⁰以及电荷不对称性A_CP(π⁺π⁰)和A_CP(K⁺π⁰)。
• 利用同位旋对称性及相关BaBar测量结果，约束CKM单位三角形中角度差|α − α_eff|，从而改进对CKM单位三角形的约束。
• 评估B⁰ → π⁰π⁰信号的显著性，并评估测量中系统不确定性的影响力。

提出的方法

• 分析BaBar探测器在PEP-II非对称能量B工厂中收集的约2.27亿对B̄B对。
• 采用最大似然拟合方法，从π⁰π⁰、π⁺π⁰和K⁺π⁰末态中提取信号事例数和背景贡献。
• 在最终的分支比和不对称性测量中同时考虑统计不确定性和系统不确定性。
• 应用同位旋对称性关系，将测量得到的分支比和不对称性与CKM角度差|α − α_eff|的约束关联起来。
• 通过结合统计不确定性和系统不确定性的估计，评估B⁰ → π⁰π⁰信号的显著性。

实验结果

研究问题

• RQ1 B⁰ → π⁰π⁰衰变模式的分支比精确值是多少？其显著性如何？
• RQ2 时间积分CP不对称性C_π⁰π⁰以及电荷不对称性A_CP(π⁺π⁰)和A_CP(K⁺π⁰)的测量值分别是多少？
• RQ3 测量得到的分支比和不对称性如何约束CKM单位三角形中|α − α_eff|的角度差？
• RQ4 系统不确定性对分支比和不对称性最终测量结果的影响如何？

主要发现

• B⁰ → π⁰π⁰的分支比测量结果为(1.17 ± 0.32 ± 0.10)×10⁻⁶，包含系统不确定性的显著性为4.9σ。
• 时间积分CP不对称性C_π⁰π⁰的测量结果为-0.12 ± 0.56 ± 0.06，与无CP破坏一致。
• B⁺ → π⁺π⁰的分支比为(5.8 ± 0.6 ± 0.4)×10⁻⁶，电荷不对称性A_CP(π⁺π⁰) = -0.01 ± 0.10 ± 0.02。
• B⁺ → K⁺π⁰的分支比为(12.0 ± 0.7 ± 0.6)×10⁻⁶，电荷不对称性A_CP(K⁺π⁰) = 0.06 ± 0.06 ± 0.01。
• 利用同位旋对称性及相关BaBar测量结果，确定在90%置信水平下|α − α_eff|的上限为< 35°。