[论文解读] Study of rare and hadronic B decays in BABAR

L. Lista|ArXiv.org|Oct 4, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 22

一句话总结

本文报告了利用在PEP-II上收集的2260万对BB事例，对底介子的单态和次单态衰变至粲偶素态（J/ψ、ψ(2S)、χc）以及稀有电磁衰变（如B⁰→K*⁰γ）的首次测量。主要结果包括首次观测到B⁰→χc1K*⁰衰变、B→J/ψX和B→χc1X衰变的精确分支比，以及在B⁰→K*⁰γ衰变中测得的CP破坏不对称性，A_CP = -0.035 ± 0.094 ± 0.022。

ABSTRACT

We present results from BABAR experiment for the measurement of inclusive and exclusive branching fractions of B mesons into final states containing $J/ψ$, $ψ(2S)$ and $χ_c$. The contributions of CP even and odd amplitudes in the decay $B^0 o J/ψK^{*0}$ are determined from an angular analysis. We report the measurements of the branching ratios $B^0 o D^{*+}D^{*-}$ and $D^{*+}D^{*-}K^0_S$, and the study of exclusive two-body and quasi-two-body charmless decays. The branching fraction of the decay $B^0 o K^{*0} γ$ has been determined and the corresponding CP asymmetry has been measured.

研究动机与目标

• 测量底介子衰变至包含J/ψ、ψ(2S)和χc共振态的末态的包括分支比和单态分支比。
• 通过角度分析，确定衰变B⁰→J/ψK*⁰中CP偶和CP奇振幅的贡献。
• 测量稀有电磁衰变B⁰→K*⁰γ的分支比和CP不对称性。
• 研究单态两体及准两体无粲衰变，为未来的CP破坏测量提供基础。
• 基于精确的分支比测量，检验B衰变中因子化理论的预测。

提出的方法

• 利用在Υ(4S)共振峰处的共振和非共振数据收集的多强子事例和二轻子事例，采用B计数技术估算BB事例数。
• 在包含轻子（e⁺e⁻、μ⁺μ⁻）、J/ψ→μ⁺μ⁻、ψ(2S)→J/ψπ⁺π⁻和χc→J/ψγ的末态中重建粲偶素态，并对电子应用轫致辐射恢复技术。
• 通过拟合不变质量峰提取包括分支比，利用数据中的控制样本对探测和重建效率进行修正。
• 通过分析B⁰→J/ψK*⁰中的角度分布，分离CP偶和CP奇振幅。
• 对于B⁰→K*⁰γ，采用光子识别和K*⁰（K⁺π⁻）重建，并通过光子与事件主轴之间的喷射角抑制背景。
• 通过比较B⁰和B̄⁰衰变至K*⁰γ末态的产额，测量CP不对称性。

实验结果

研究问题

• RQ1 B衰变至J/ψ、ψ(2S)和χc末态的包括分支比和单态分支比如何？
• RQ2 在B⁰→J/ψK*⁰衰变中，CP偶和CP奇振幅的相对贡献是多少？
• RQ3 稀有电磁衰变B⁰→K*⁰γ的分支比和直接CP不对称性是多少？
• RQ4 色抑制衰变B⁺→D*⁺D*⁻K⁺的分支比是多少？
• RQ5 单态无粲两体及准两体衰变的分支比是多少？

主要发现

• B→J/ψX的包括分支比测量为(1.044 ± 0.013 ± 0.028) × 10⁻²。
• B→χc1X的包括分支比测量为(0.378 ± 0.034 ± 0.026) × 10⁻²。
• 首次报告了B⁰→χc1K*⁰衰变的观测，其显著性与信号一致。
• B⁰→K*⁰γ的分支比测量为(4.39 ± 0.41 ± 0.27) × 10⁻⁵。
• B⁰→K*⁰γ中直接CP不对称性测量为A_CP = -0.035 ± 0.094 ± 0.022。
• 由于统计显著性较低，为B→χc2X衰变的分支比设定了90%置信水平下限为0.21 × 10⁻²。