B-p タギング法を

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そうあくや
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1 B-p タギング法を用いた U(5S) 共鳴からの CP 非保存角 f 1 の測定佐藤優太郎山本均 and the Belle collaboration 東北大理 2011/09/16 弘前大学 16pSD-5

2 目次 1 イントロ KEKB / Belle U(5S) 共鳴 B-p タギング法解析手順モードイベント選択背景事象フィット関数結果まとめ

11 10 34 cm -2 s -1 e - (8 GeV) KEKB 加速器

3 KEKB / Belle 2 KEKB 加速器 ( ) 非対称エネルギー (bg = 0.425) 重心系エネルギー主に U(4S) 共鳴世界最高のルミノシティ ( 積分 ) : > 1000 fb -1 ( ピーク ) : cm -2 s -1 e - (8 GeV) KEKB 加速器 e + (3.5 GeV) Belle 検出器 KEKB PEP-II 本解析では Belle で取得した全 U(5S) データ 121 fb -1 を使用

U(5S) 共鳴 3 U(5S) の質量 M U(5S) = 10.865 ± 0.

4 U(5S) 共鳴 3 U(5S) の質量 M U(5S) = ± [GeV] B S B S threshold を越えている U(4S) より約 2 M p だけ重い U(4S) 711 fb -1 Y(5S) 121 fb -1 主な崩壊モード BB B S B S BS * B S * BaBar PRL 102, (2009) U(5S) B S (*) B S (*) B S physics Y(nS) + X Bottom spectroscopy B ( *) B ( *) (p)(p) (B * B g, B S * B S g) U(5S) の崩壊モードから従来のフレーバータギングと異なる方法を用いて CP 対称性の破れの角 f 1 の測定を目指す

5 B-p タギング法 (1/2) 4 アイディア中性 B 中間子と荷電 B 中間子がペアで生成されるモードでは p ± の電荷の符号からフレーバータグをすることができる U(5S) B (*) B (*) p ± (+p 0 ) 一方のB は明示的には再構成しない Tag side Missing side U(5S) CP side e - e + p + ならば B 0 p - ならば B 0 p ±

が測定できないモードにも ( 原理的には ) 応用可能 ( 例 ) B p 0 p 0 U(4S) の解析 : A に制限 U(5S) の解析 : S と A に制限

6 B-p タギング法 (2/2) 特徴崩壊点間距離 (Dz) を測定する必要がないイベント数だけで CP の破れが見える B 0 f CP 5 B 0 f CP B 0 f CP Mixing-induced CPV B 0 f CP Direct CPV 崩壊時間差 Dt [ps] Mixing parameter Vertex が測定できないモードにも ( 原理的には ) 応用可能 ( 例 ) B p 0 p 0 U(4S) の解析 : A に制限 U(5S) の解析 : S と A に制限 U(4S) の解析とは異なる系統誤差を持つ相補的 B-p タギングを用いた解析は U(4S) の解析と独立な解析であり将来 U(4S) の測定と異なる測定に応用できる可能性あり

7 解析手順 6 1. 片方の B rec を再構成する 2. 再構成した B rec と p ± から反跳質量を求める M Bmiss = P Bmiss = P total (P Brec + P p ) B miss U(5S) B rec B * もシグナルとなる ( 以後 B* のモードも含める ) 反跳質量のピークはE g だけずれる 3. 反跳質量分布からイベント数の非対称度 A BBp を求める Direct p Signal MC BBp ± B*B p ± +BB *p ± B*B*p ± b ccs 遷移から B を再構成する場合 BBp ± p 0 反跳質量 M Bmiss [GeV]

8 1. c d ( 時間積分した混合確率 ) 測定 B-p タギングが正しくタギングできていることを確認 Flavor-specific mode : D *- p +, J/y K *0 U(5S) B 0 B - p + sub-decay : D *- D 0 p -, D 0 K + p -, : K *0 K + p - 2. Direct CPV 測定 B-p タギングによる非対称がないことを確認 Charged mode : J/y K + sub-decay : J/y e + e - or m + m - 3. sin2f 1 測定解析モード CP-eigenstate mode : J/y K S sub-decay : : J/y e + e - or m + m -, K S p + p - U(5S) B 0 B + p - 再構成したB とp ± の組み合わせ B 0 -p + (unmixed) N BBp + (1 - c d ) B 0 -p - ( mixed ) N BBp + c d B 0 -p - (unmixed) N BBp - (1 - c d ) B 0 -p + ( mixed ) N BBp - c d ( フィットではN BBp + = N BBp - を仮定 ) 7

9 イベント選択 8 荷電トラック衝突点付近から出ていること (K S からの p ± は除く ) 粒子識別の情報で K ±, p ±, e ±, m ± を識別 Direct p : 質量 B rec の vertex に近いこと Ks からの p ± を除去 J/y : M(ll) - M J/y < 30 MeV (-100 MeV for e + e -, including γ within 0.05 rad) K S : M(p + p - ) M K 0 < 30 MeV K S の vertex と運動量の方向 p ± の impact parameter を用いて選択 K *0 : M(K + p - ) - M K *0 < 50 MeV D 0 : M(K + p - ) - M D 0 < 10 MeV D *- : DM (M D *- - M D 0) < 2 MeV B : M Brec - M B < 20 MeV それぞれの粒子に対してキネマティックフィット ( 崩壊点質量を固定 ) を適用 K *0 は崩壊点のみ固定ビームコンストレイント質量低運動量の B を選択 M bc : ~ GeV continuum 抑制イベントの形状を利用 R2 < 0.5 for J/y R2 < 0.4 for D *- cosq * thrust < 0.75 for D *-

10 背景事象 MC を用いて背景事象を確認した 1. Combinatorial B.G. 主に正しく再構成された B と U(5S) 以外からの p ± との組み合わせ 2. Initial-state-radiation (ISR) B.G. ee U(4S) + g BBg B 0 J/y K S B ± J/y K ± Signal Combinatorial B.G. ISR B.G. continuum B.G. 9 反跳質量 M Bmiss [GeV] 反跳質量 M Bmiss MC (= データの 6 倍 )

11 Event / 4 MeV フィット関数フィット関数シグナル : ガウシアン (B * Bp + BB * p) ガウシアン (B * B * p) 他のピークは系統誤差に含めるバックグラウンド : ARGUS function BBp ± 10 B*B p ± +BB *p ± B*B*p ± MC で固定したパラメータ 2 つのガウシアンのmean, width ARGUS のendpoint フリーパラメータ ARGUS の shape parameter 反跳質量 M Bmiss [GeV] BBp ± p 0 Extended unbinned maximum likelihood fit を行う

12 c d 測定 Flavor-specific mode の 8 つ (= 2modes 4comb.) のプロットを同時フィット B 0 -p B 0+ -p comb. + comb. (unmixed) B 0 B -p 0 - -p comb. - comb. (unmixed) (mixed) (mixed) B 0 J/y K *0 B 0 D *- p + 11 B 0 -p B 0 + comb. -p + comb. (mixed) (mixed) B 0 B -p 0 - -p comb. - comb. (unmixed) (unmixed) 反跳質量 M Bmiss [GeV] 反跳質量 M Bmiss [GeV] c d = 0.19 ± 0.09(stat) (PDG2010 value : c d = ± ) 統計の範囲内で正しくタギングできていることを確認

13 c d 測定 Flavor-specific mode の 8 つ (= 2modes 4comb.) のプロットを同時フィット B 0 -p B 0+ -p comb. + comb. (unmixed) B 0 B -p 0 - -p comb. - comb. (unmixed) (mixed) (mixed) B 0 J/y K *0 B 0 D *- p + 12 B 0 -p + comb. B (mixed) 0 -p + comb. (mixed) B 0 B -p 0 - -p comb. - comb. (unmixed) (unmixed) 反跳質量 M Bmiss [GeV] 反跳質量 M Bmiss [GeV] c d = 0.19 ± 0.09(stat) (PDG2010 value : c d = ± ) 統計の範囲内で正しくタギングできていることを確認

14 B ± J/y K ± モードをフィットして非対称度 A BBp を得る Direct CPV 測定 Mixing-induced CPV 0 0 = ~ 13 Direct CPV B + -p - comb. B - -p + comb. 反跳質量 M Bmiss [GeV] 反跳質量 M Bmiss [GeV] A BBp = 0.02 ± 0.17(stat) 統計の範囲内で B-p タギングによる非対称がないことを確認

15 A sin2f 1 測定 14 B 0 J/y K S モードをフィットして非対称度 A BBp を得る B-p - comb. B-p + comb. 反跳質量 M Bmiss [GeV] A BBp = 0.28 ± 0.28(stat) (Signal yield = 21.5 ± 6.8(stat)) 混合パラメータ x (=0.771) を引用して ±1s 領域 sin2f 1 = 0.57 ± 0.58(stat) ± 0.06(syst) (PDG2010 value : sin2f 1 = ± 0.023) S

16 sin2f 1 の系統誤差 15 考慮した sin2f 1 に対する系統誤差主な系統誤差は MC によって固定したフィットパラメータによるもの Data-driven で行う場合これは 1/ (Luminosity) で減る

17 まとめ 16 B-p タギングを用いて U(5S) 共鳴から CP 対称性の破れの角 f 1 を測定した B-p タギングは p ± の電荷の符号からフレーバータギングをするイベント数の非対称度から CP の破れが見える U(4S) の解析とは異なる系統誤差を持つ Vertex の測定ができないモードにも応用可能本解析では Belle で取得した U(5S) データ 121 fb -1 を用いて sin2f 1 = 0.57 ± 0.58(stat) ± 0.06(syst) と測定された

18 Back up 17

19 粒子識別 18 Belle 検出器 e + e - CDC ACC TOF

20 Direct pion candidates Direct pion candidates Mother particles of other pions Leptons Other Other Baryons Direct pions Light meson (I=0) K mesons Other pions B mesons D mesons Light meson (I=1) 19

B rec に対する選択条件の最適化カットの最適化 J/y mass window

sig,4s U(5S) N sig,5s N bg,4s N bg,5s B miss

21 B rec に対する選択条件の最適化カットの最適化 J/y mass window lepton-id, K-ID, continuum suppression U(4S) データ (~107 fb -1 ) を使用 U(5S) と U(4S) の S/N の違いを補正するため重み付きの Significance を定義 20 U(4S) N sig,4s U(5S) N sig,5s N bg,4s N bg,5s B miss に対する選択条件の最適化 B rec mass window, B rec momentum, p-id 6 倍の量の MC を使用

22 -2Dln(Likelihood) 分布 21 Significance ~ 1.8 Significance ~ 0.9

23 データと MC の比較 22 B ± J/y K ± B + -p - comb. B - -p + comb. Data MC

$Toy MC test 23 PDF shape : J/y K S Peak fraction : J/y K *0 and D *- p + A BBp : PDG$

24 Toy MC test 23 PDF shape : J/y K S Peak fraction : J/y K *0 and D *- p + A BBp : PDG value # of events : J/y K S (fluctuated by the Poisson distribution) 1.8% 3.6%(1.8% 2)

009 ± 0.007 を得た Mixing parameter y 1s upper limit : 0.

25 p ± 検出効率の非対称度系統誤差 D 0 からのK -, p + はキャンセルして slow p + の検出効率が求まる U(4S) データ 107 fb -1 を使用して e p+ /e p- = ± を得た Mixing parameter y 1s upper limit : [B. Aubert et al. (BABAR Collaboration) Phys.Rev. D70,012007(2004)] 24

τ－→K－π－π＋ν τ崩壊における CP対称性の破れの探索

τ－→K－π－π＋ν τ崩壊における CP対称性の破れの探索 τ - K - π - π + ν τ 崩壊における CP 対称性の破れの探索奈良女子大学大学院人間文化研究科物理科学専攻高エネルギー物理学研究室近藤麻由 1 目次はじめに - τ 粒子の概要 - τ - K - π - π + ν τ 崩壊における CP 対称性の破れ実験装置事象選別 τ - K - π - π + ν τ 崩壊の不変質量分布 CP 非対称度の解析 - モンテカルロシミュレーションによるテスト