Изучение нарушения CP четности в распадах B мезонов в эксперименте Belle

• Автор: Бондарь, Александр Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 210 с. : ил.

Содержание
Введение

1 СР-нарушение в Стандартной Модели

1.0.1 Структура слабого заряженного тока

1.0.2 Параметризация СКМ матрицы

1.0.3 Условия, необходимые для СР-йарушения

1.0.4 Унитарные треугольники СКМ матрицы

1.0.5 Косвенное определение параметров унитарного треугольника

1.1 Нелептонные распады И-мезонов

1.1.1 Предварительные замечания

1.1.2 Классификация нелептонных распадов
1.1.3 Низкоэнергетические эффективные гамильтонианы
1.1.4 Эффекты электрослабых пингвинных вкладов
1.1.5 Факторизация адронных матричных элементов
1.2 Осцилляции нейтральных В-мезонов
1.2.1 Решение уравнения Шредингера
1.2.2 Параметры смешивания и ширины распадов
1.2.3 Определение 7?( из ДЛ/^
1.2.4 СР-нарушающие асимметрии
1.3 Важнейшие для В-фабрики моды распада
1.3.1 Распад В -4 J|'фK
1.3.2 Распад В -4 фК
1.3.3 Распад В-4 7Г7Г
1.4 СР-Нарушение в распадах заряженных В-мезонов
1.4.1 Общие положения
1.4.2 Извлечение угла 7 из В± —К^Б распадов
1.5 Измерение СР-нарушения на установках с е+е- встречными пучками

2 Коллайдер КЕКВ и детектор Belle
2.1 Коллайдер КЕКВ
2.2 Детектор Belle
2.2.1 Трековая система
2.2.2 Калориметры детектора Belle
2.2.3 Идентификация частиц
2.2.4 Магнит детектора
2.3 Электромагнитный калориметр
2.3.1 Основные принципы калориметрии
2.3.2 Энергетическое разрешение
2.3.3 Пространственное разрешение
2.3.4 Неоднородность светосбора
2.3.5 Испытание прототипа калориметра на пучке фотонов
2.3.6 Установка ROKK-1M и система регистрации рассеянных электронов (СРРЭ) детектора КЕДР
2.3.7 Радиационная стойкость кристаллов
2.3.8 Мониторирование потерь частиц во время инжекции
2.4 Система сбора данных детектора
2.4.1 Триггер
2.4.2 Оцифровка аналоговой информации
2.4.3 Реконструкция событий
2.4.4 Моделирование
3 Измерение зависящей от времени СР асимметрии в распадах В°-мезонов
3.1 Отбор событий для последующего анализа СР-нарушения
3.1.1 Отбор ВВ событий
3.1.2 Реконструкция J/ф, ф{2S) и Ха
3.1.3 Реконструкция Ks и К*°
3.1.4 Реконструкция г]с
3.2 Реконструкция В°-мсзонов
3.3 В0 -» J/фКі реконструкция
3.3.1 Поиск Ki
3.3.2 В —> J/фКь Реконструкция
3.3.3 Определение числа событий эффекта
3.4 Контрольные события
3.4.1 В0 распады с фиксированным ароматом

3.4.2 В± распады
3.5 Определение аромата В-мезона
3.5.1 Алгоритм тегирования аромата
3.5.2 Проверка процедуры тегирования аромата на экспериментальных
данных
3.6 Метод максимума правдоподобия для измерения СР-нарушения
3.6.1 Реконструкция вершины распада В-мезонов
3.6.2 Функция разрешения для событий эффекта
3.6.3 Функция разрешения для событий фона
3.6.4 Отношение сигнал/фон
3.6.5 Функция правдоподобия для 7/«/'АГ*°(—> К^п°)
3.7 Результаты измерения СР-асимметрии
3.7.1 Систематические ошибки
3.7.2 Дополнительные проверки
3.7.3 Обсуждение результатов
4 Результаты анализа трехчастичных распадов В-мезонов
4.1 Распады В в трехчастичные конечные состояния
4.1.1 Распады В-мезонов в двухчастичные резонансные промежуточные
состояния
4.1.2 Трехчастичные распады В для поиска СР-нарушения
4.1.3 Поиск “Новой” Физики
4.2 Первоначальный отбор В В событий
4.3 Реконструкция событий
4.3.1 Реконструкция заряженных треков
4.3.2 Идентификация частиц
4.3.3 Реконструкция
4.3.4 Отбор кандидатов в распады В-мезонов
4.4 Фон событий континуума
4.4.1 Переменные, характеризующие топологию события
4.4.2 Фишер Дискриминант
4.5 Извлечение числа сигнальных событий в трехчастичных распадах
4.5.1 Распады на Л'+7Г+7Г~ и Я°7Г+7Г
4.5.2 Трехкаонные распады
4.5.3 Распады на К+К~тг+, К°5К+тг" и К%К°^г+
4.5.4 Распады на К~тт+ж+ и К+К+тт~
4.6 Получение вероятностей трехчастичных распадов

где Л£с обозначает ток-токовые (СС) вклады, а Л^еп пингвинные с внутренним д кварком (г/ 6 {и, с, г}) (см. Рис. 1.11) . Здесь учтены как КХД, так и электрослабые пингвинные вклады. В (1.116) мы имеем дело с Ь —> И переходом, и поэтому
дм = уя,у;ь. (1.И7)
Если теперь использовать унитарность СКМ матрицы, для того чтобы исключить (см. соотношение (1.66)), а затем обобщенную параметризацию Вольфенштейна (1.14), можно получить
(1.118)
Л(В° -> J/tPKs) = (i - у) Л' 1+ а'е^еГ' ,
где введены новые обозначения
А' = А2 Л (Лес + Лре’п) (1.119)
г* Act — А с , А ^ и
^ лреп — -^реп ^реп п
Величина Л“^п определена аналогично Л^Г1, а Л и Rb - ранее определенные СКМ параметры.
Ввиду того, что слагаемое, пропорциональное а'е10', вносящее зависимость амплитуды D°d —> J/ipKs от угла 7, имеет двойное Кабиббо подавление, в хорошем приближении можно считать, что ф^к5 = 0. Используя (1.103) и (1.114), получаем
о^к-5 = -Acp(Bd -> J/ipKs) = — siii[— (0d - 0)] = sin 2/3. (1.121)

X f§v

Ц U,c,t W

I 4 Ф
I K, d §
Рис. 1.11: Фейнмановские диаграммы распада В —> ,1/фК5. Пунктирные линии в пинг-винной диаграмме обозначают синглетный по цвету механизм образования кварковой-* пары.