1 ifae, torino 15 aprile 2004lorenzo vitale misure dell’angolo della matrice ckm in babar e belle...

IFAE, TORINO 15 aprile 2004 Lorenzo Vitale 1

Misure dell’angolo della matrice CKM in BaBar e

BELLELorenzo Vitale

Università e INFN Trieste


Outline

• Breve introduzione• Rassegna risultati nelle tre categorie di

dec.• Novità rilevanti conf. invernali (da BaBar):

1. Segno di da J/K* (K* KS0) 2. Test MS coi canali dominati dai pinguini– B0 K0 (KL nuova)– B0 →K+K-KS

– B0→KS

– B0→K– B0→f0(980)KS

• Conclusioni


Introduzione

z(CP)z(tag)

STADIO 1: Inclusive tag (lepton, K, …): tag(1-2w)2 29%

00)4( BBsee

ctagzCPz

t)()(

STADIO 2 Ric. autostato CPrec 1540%

28.0;nb1 had

bbbb

< z > 260 mz (RMS) 190 m

B factory asimmetriche ottimizzate per misure dipendenti dal tempo delle asimmetrie che violano CP nei decadimenti B0 in autostati di CP

STADIO 3 t da z

Luminosità integrate: ~190 fb-1 BaBar e 220 fb-1 BELLERisultati presentati: 110 (81) fb-1 BaBar e 140 fb-1 BELLE


Parametrizzazione Asimmetrie CP(t)

CPV nell’interferenza mixing-decadimento CPV diretta

f±(t) exp(–|t|/B) ( 1 ± D (S sin(mt) - C cos(mt)) ) R

2

2

21

1

1

2

CSB0

B0

fCP

Autostato CP

Mi

tdtb

tdtb eVV

VV

p

q 2

*

*

Rapporto ampiezze B0fcp/B0fcp

B mixing

D diluizione mis-tagR risoluzione temporale

Misurati dai dati

)sin()cos(

))(())((

))(())(()(

00

00

mtSmtC

ftBNftBN

ftBNftBNtA

ff

CP

Nel caso più semplice con 1 sola ampiezza :• Cf = 0• Sf = Im λ =-f sin 2β


Modi di decadimento per misurare sin2

b ccs Golden ModesJ/ KS, J/ KL, J/ K*, charmonio : MISURE PRECISIONE

b ccd Cabibbo-soppressi con possibile contaminazione diagrammi a pinguinoD(*)D(*), J/0 CONSISTENZA NEL MS

b sss, sdd Dominati dai diagrammi a pinguinoK0, K+K-KS , f0K0, ’K0 , 0 K0, K* PIÙ SENSIBILI A NUOVA FISICA


Decadimenti Vettore-Vettore

J/ K*0 e D*+D*- non sono puri autostati CP

Decadimenti Vettore-Vettore con tre onde parziali S, P, D

Ampiezze di trasversità: A0, A|| (CP = +1 pari), A (CP = -1 dispari)

Studi CP(t) sono più complicati …

Metodo più semplice:

Definire la frazione CP-dispari R = |A|2 /(|A0|2 + |A|| |2 + |A|2)

L’asimmetria CP diluita dal fattore K = (1 - 2R)

Altrimenti usare l’informazione degli angoli:

2D: Solo un angolo (trasversità)

4D: Tutti gli angoli (angolare completa)

… ma anche ricchi di ulteriori aspetti


Misure CP(t) in b→ccs


“Golden Modes”

• “Golden Modes”– Puliti teoricamente– Anche sperimentalmente piuttosto puliti

• Albero e pinguino dominante hanno la stessa fase debole

• In questo caso, Im() misura direttamente sin2• Non solo J/ KS:

– Anche ’KS, c1 KS, c KS (CP = -1) – J/ KL (CP = +1)– J/ K*0 (Mixed CP)

b

d

d

W cc

s

0B /J

0K0K0B

b

dW

s

d

c

cg

u,c,t

/J

Diagramma albero:(contributo dominante) Diagramma(i) pinguino:

(possibile piccolo contributo)


sin2 : risultati

Negli ultimi anni sin2 misurato con accuratezza crescente nel charmonioBaBar PRL 89, 201802 (2002)

81fb-1

0.741 ± 0.067(stat) ± 0.034(syst)

limitato ancora da statistica 0.043 non aggiornato da LP2003

BELLE CONF-0353 (LP’03) 140 fb-1

0.733 ± 0.057(stat) ± 0.028(syst)

MEDIA charmonio HFAG:

sin2 = 0.736 ± 0.049

Nel piano una delle 4soluzioni per è in buon accordo con le altre misure del triangolo di unitarietà


Novità dal charmonio B0 J/K* (K* KS0)

Si può ridurre ambiguità su misurando il segno di cos2. BaBar: nuovo metodo e prima misura con eventi J/K* • Il contenuto CP del decadimento

Scalare→Vettore Vettore B0→J/K*0(892) é sia pari-dispari

• Cos2 compare dall’interferenza CP-pari CP-dispari nelle osservabili:

• 0,||,: fasi forti nelle ampiezze di decadimento:

||,,0;e iAA iiii

• Le fasi forti possono essere misurate con tutti i decadimenti neutri e carichi B→J/, a meno di una doppia ambiguità:

• Ambiguità che si può rompere studiando l’intensità relativa onda dominante p e onda s del K* in funzione di m(KS0)

2coscos

2coscos

0

||

00||

00||

,

,


BaBar: misura del segno di cos2

PRELIMIN

ARY !!!

cos2 misurato mediante analisi angolare CP(t) del campione B0→J/(KS)*0 (solo 104 eventi taggati in 82 fb-1 )– Il fit con sin2libero:

– Fit con sin2 = 0.731:• Assumendo che sin2 e

cos2 vengano dallo stesso angolo 2, simulando 2000 toy MC:

Si escluderebbe cos2

sin220.68 @ 89% CL

57.010.02sin

)syst(27.0)stat(32.32cos 76.096.0

27.072.22cos 50.079.0


Misure CP(t) in bccd


Modi Cabibbo-soppressi

b

d d

Wccd )(D

)(D0B0B

t,c,ub

dd

W

d

)(D

c

cg

)(D

B0 D(*)D(*) e B0 J/0 :Cabibbo soppressi livello albero

Albero misura sin2 dalla transizione bccd(consistenza con J/ψKS,L )

Pinguini sono previsti O(<10%) nel MSma potrebbero essere aumentati da nuova fisica


Analisi angolare CP(t) in D*+D*-

BaBar PRL (hep-ex/0306052)

120 eventi taggati con 81fb-1

Im = 0.05 0.29 0.10

= 0.75 0.19 0.02

t (ps)

f±(θtr,t) exp(–|t|/B) {G(i,K;θtr) ±

[S(i,K;θtr) sin(mt) – C(i,K;θtr)cos(mt)] }K = 1 – 2R┴ angular dilution

R = 0.063 0.055 0.009Quasi completamente CP-pari

Consistenza rispetto al charmonio a livello di 2.5σ


B0 J/0

40 eventiin 82 fb-1

SJ/ = 0.05 ± 0.49(stat) ± 0.16(syst)

CJ/ = 0.38 ± 0.41(stat) ± 0.09(syst)

PRL91, 061802 (2003)

BELLE preliminare

103 eventiin 140 fb-1


Riassunto risultati

2

2

21

1

1

2

CS

Complessivamente in questi modi c’è quindi una discreta consistenza col charmonio


Misure CP(t) in bsss (sdd)


Modi dominati dai pinguini

• In visione “naive”:– C=0

– S=-f.sin2

• GRANDE INTERESSE HANNO DESTATO RECENTEMENTE LE MISURE PUBBLICATE DA BELLE

• I modi dominati dai pinguini, ad es. B0→K0,

sono sensibili a nuova fisica attraverso il loop.

• Anche qui si misura un valore sin2eff che può differire da sin2 nel MS al più di 0.2-0.4, a seconda del modo


Risultati BELLE, PRL 91, 261602 (2003)

Interpretato da BELLE come evidenza di nuova fisica

CP dispari

CP pari

CP dispari

Modo S C

B0 KS-0.96 ± 0.50 +0.09 0.15 ± 0.29 ±

0.07

B0 K+K-KS -0.51 ± 0.26 ± 0.05+0.18

0.17 ± 0.16 ± 0.04

B0 ’K0 +0.43 ± 0.27 ± 0.05 0.01 ± 0.16 ± 0.04

-0.11


BABAR

BABARB0→KL

B0→KS

asymmetry

asymmetry

tag0B

tag0B

tag0B

tag0B

BaBar B0→KS; B0→KL (nuovo)

• Nel MS, misura:~ +sin2, per B0→KS

~ -sin2, per B0→KL

)syst(10.0)stat(33.010.0

)syst()stat(34.047.0

0

008.006.0

K

K

C

S

L=108fb-1

B0→KS

70±9 eventi

BABAR B0→KL

52±16 eventi

BaBar consistente col MS e 2.4 da BELLE


BaBar B0→K+K-KS; B+→K+KSKS

• Decadimento a 3 corpi B0→K+K-KS

(esludendo eventi B0→K0);

• Si misurano anche i BR per determinare la frazione CP-dispari, attraverso le relazioni di simmetria di isospin [Belle PRD69, 012001 (2004)]:

)(

)(200

00

KKKB

KKKBf SSeven

B0→K+K-KS201±16 eventi

B+→K+KSKS122±14 eventi

BABAR

L=111fb-1


CP(t) con B→KKKS

• Determinazione ƒeven :– Br(B0→K+K-K0)=

(23.8±2.0±1.6)×10-6

– Br(B+→K+KSKS)=

(10.7±1.2±1.0)×10-6

– ƒeven=0.98±0.15±0.04– Confermato anche dalla

distribuzione angolare;

• Quindi S~–sin2

BABAR tag0B

tag0B

asymmetry

)syst(09.0)stat(19.010.0

)()syst(04.0)stat(25.056.0

0

00

17.0

S

S

KKK

evenKKK

C

fS


BaBar B0→0KS

• Misura S~sin2 nel MS;

• La direzione del KS usata per determinare il vertice del B0:– Vincolo in x-y del beam-spot;

BABAR

BABAR

L=113 fb-1

122±16 events

tag0B

tag0B

asymmetry

)syst(10.0)stat(40.0


27.028.0

38.047.0

00

00

S

S

K

K

C

S


BaBar B0→K*K* KS0)

•Quasi self-tagging grazie all’elicità del fotone•Misura S~0 (2ms/mbsin2) nel MS•Però nuova fisica potrebbe aumentare il rate di decadimenti ad una data elicità e quindi S0•Tecnica ricostruzione vertice simile a B0→0KS

validata in entrambe le analisi con

–B0→J/KS e B+→+KS, ignorando J/ o +

–Vita media B0

L=113 fb-1

105±14 eventi S = 0.25 ± 0.63(stat) ± 0.14(syst)

C = -0.56 ± 0.32(stat) ± 0.09(syst)


B0→f0(980)KS

→

• Studi recenti [hep-ph/0011191 (2000)] sulla struttura del mesone scalare ƒ0(980) favoriscono stato qq.

• Decadimento potrebbe essere pinguino b→sss dato che:– ss consistente; b→uus albero doppiamente Cabbibo

soppresso rispetto al leading penguin.

• In questo caso il decadimento misura:

2sin00

SKf

S

Analisi Quasi 2-body :Si taglia sul Dalitz plot per ridurre contributi da 0 e f0(1370)

BABARL=111fb-1

94±14(stat)±6(syst) evts

TotalContinuumAll bgk.


CP fit of B0→f0(980)KS

• Consistency check: fit dello spettro di massa +- con Breit-Wigner relativistica

• Risultati del fit CP :

tag0B

tag0B

asymmetry

BABAR

)syst(12.0)stat(36.027.0


00

00

56.051.0

S

S

Kf

Kf

C

S

TotalContinuumAll bgk.

L=111fb-1BABAR Total

ContinuumAll bgk.


Riassumendo

BaBar vs. BELLE


CONCLUSIONI

• sin2misurato con precisione nel charmonio

• Segno di da J/K* (K* KS0) • Molte misure nuove• Risultati consistenti per sin2 nei canali

Cabibbo soppressi e dominati dai pinguini • Con la possibile eccezione di

– Misura di BELLE in B0 KS

– Media delle misure non charmonio

1 ifae, torino 15 aprile 2004lorenzo vitale misure dell’angolo della matrice ckm in babar e belle...

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