[论文解读] Y(5S) Results at Belle

R. Louvot|arXiv (Cornell University)|May 27, 2009

Superconducting Materials and Applications被引用 5

一句话总结

本文报告了在Υ(5S)共振态下采集的23.6 fb⁻¹数据的最终Belle合作组结果，重点研究Bₛ⁰衰变和底夸克偶素谱学。报告了Bₛ⁰ → J/ψφ的首个绝对分支比测量，结果为(1.15 ± 0.28) × 10⁻³，对Bₛ⁰ → Dₛ⁻π⁺和Bₛ⁰ → Dₛ⁻K⁺进行了精确测量，并发现了Υ(5S) → Υ(nS)π⁺π⁻产生过程存在异常，暗示可能存在一种新的共振态。

ABSTRACT

The data sample recorded with the Belle detector at the KEKB B factory (Tsukuba, Japan) operating at the Y(5S) energy provides interesting and new results about the Bs0 mesons and the Y(5S) resonance. Recent analyses, based on data samples collected at the Y(5S) resonance (23.6 /fb) or near it (7.9 /fb), are presented with a special focus on the final results on the Bs0 ->Ds- pi+ and Bs0 -> Ds-/+ K+/- decays, and on the intriguing Y(5S) -> Y(nS) pi+ pi- measurements.

研究动机与目标

• 利用Υ(5S)共振态下e⁺e⁻碰撞的洁净环境，测量Bₛ⁰衰变的绝对分支比。
• 通过完全重建的末态，研究Bₛ⁰介子的性质，包括CP破坏衰变和半轻衰变。
• 研究引人注目的Υ(5S) → Υ(nS)π⁺π⁻衰变模式及其对底夸克偶素谱学的潜在影响。
• 确定Υ(5S)事例中产生的Bₛ⁰介子比例，以及稀有衰变如Bₛ⁰ → φγ和Bₛ⁰ → γγ的分支比。

提出的方法

• 通过使用束流约束质量（M_bc）和能量差（ΔE）变量，从完全重建的末态中重建Bₛ⁰候选事例。
• 在(M_bc, ΔE)平面进行二维拟合以提取信号事例数，对应三种不同的信号区域：Bₛ* B̄ₛ*, Bₛ* Bₛ⁰, 和Bₛ⁰ B̄ₛ⁰衰变。
• 利用Υ(5S)共振态的高亮度和初始态的洁净性，测量绝对分支比，避免依赖模型的假设。
• 应用运动学重建技术，通过多种衰变道识别Dₛ⁻衰变：Dₛ⁻ → φπ⁻, K*⁰K⁻, 和Kₛ⁰K⁻。
• 在Υ(5S)共振态附近进行六点能量扫描，研究Υ(nS)π⁺π⁻产生截面的能量依赖性。
• 对独态和非独态强子线形进行拟合，以提取共振态参数，并与已知态的预期结果进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 Bₛ⁰ → J/ψφ衰变模式的绝对分支比是多少？与标准模型预测相比如何？
• RQ2 在Υ(5S)共振态下，Cabibbo抑制的Bₛ⁰ → Dₛ⁻K⁺和味特定的Bₛ⁰ → Dₛ⁻π⁺衰变的分支比是多少？
• RQ3 为何Υ(5S) → Υ(nS)π⁺π⁻截面显著高于预期？这对潜在的共振态结构意味着什么？
• RQ4 稀有衰变Bₛ⁰ → φγ的分支比是多少？与标准模型预测相比如何？
• RQ5 基于观测到的线形偏差，Υ(5S) → Υ(nS)π⁺π⁻通道中是否存在新的共振态？

主要发现

• 首次测量到Bₛ⁰ → J/ψφ的绝对分支比为(1.15 ± 0.28) × 10⁻³，且未观测到Cabibbo抑制的Bₛ⁰ → J/ψKₛ⁰模式的显著信号。
• Bₛ⁰ → Dₛ⁻π⁺的分支比测量结果为(3.67 ± 0.35(统计) ± 0.43(系统) ± 0.49(f_s)) × 10⁻³，其中f_s = 19.3 ± 2.9%。
• Bₛ⁰ → Dₛ⁻K⁺的分支比测量结果为(1.25 ± 0.25(统计) ± 0.15(系统) ± 0.14(f_s)) × 10⁻³。
• Bₛ⁰ → γγ的上限设定为8.7 × 10⁻⁶，比以往限制严格六倍，且与标准模型预测一致。
• 独态Υ(nS)π⁺π⁻线形比非独态强子线形更窄（Γ = 54.7⁺⁸.⁹₋₇.₆ MeV），且能量位置向高能方向移动+24.6 ± 8.3 MeV/c²，暗示可能存在一种新的共振态。
• 非独态强子线形与以往CLEO和CUSB测量结果一致，而独态Υ(nS)π⁺π⁻线形显示出显著偏差，表明可能存在新物理或新共振态。