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Belle 実験における B の物理

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Belle 実験における B の物理. 原 康二 名古屋大学. Introduction 現状 b sqq 崩壊における Time-dependent CP Violation B 0 K S p 0 p 0 崩壊における tCPV 測定 今後の展望 B tn, D tn 崩壊の観測  charged Higgs の検証 Super KEKB へ. KEKB 加速器. L = 1.71x 10 34 /cm 2 /sec. Crab cavity (LER). World record Luminosity. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Belle 実験における B の物理

Belle実験における Bの物理

 原 康二名古屋大学

Page 2: Belle 実験における B の物理

 Introduction現状

bsqq 崩壊における Time-dependent CP Violation

B0KS00崩壊における tCPV測定

 今後の展望 BD 崩崩崩崩崩

崩 charged Higgsの検証 Super KEKBへ

Page 3: Belle 実験における B の物理

KEKB加速器

e-(8GeV) x e+(3.5 GeV) Y(4S)  BB pairs22 mrad crossing angleOperation since 1999

L = 1.71x 1034/cm2/secWorld record Luminosity World record Luminosity 

Crab crossing since 2007Crab crossing since 2007

Crab cavity (HER)

Crab cavity (LER)

Page 4: Belle 実験における B の物理

Integrated Luminosity

 世界最高記録更新中∫Ldt=760fb-1

クラブ衝突運転低電流運転でルミノシティー増加を確認 電流を増強中

crab cavities installed  

電子と陽電子のビーム電流とバンチごとのルミノシティの関係

Daily

 Lum

inosi

ty(p

b-1/d

ay)

Inte

gra

ted L

um

inosi

ty(p

b-1)

Page 5: Belle 実験における B の物理

Time-dependent CP Violation in B0 Decays

CP 固有状態への崩壊B0-B0 振動  小林・益川の CP 位相 1

Diagram for B0-B0 mixing including 

CKM complex phase.

*tdV

*tdV tbV

tbV

0B

0B12 ie

fCP

A

A

二つの崩壊経路の干渉

CP Violation

tmtm

ftBftB

ftBftBA

dd

CPCP

CPCPCP

cossin

))(())((

))(())((00

00

ASPPPP

Page 6: Belle 実験における B の物理

]

] KS

tCPV in bsqq

bsqq ペンギン  崩壊 標準理論 (SM)を越える New Physicsに感度

S = - sin21

A = 0

New Physics標準理論 : 崩壊に CP 位相なし

b s

q

q

          +

New Physics の CP位相との干渉S = - sin21

d

b sssd

B0 t

Page 7: Belle 実験における B の物理

New Physics の影響2

1

2

11

cos21

)22sin()2sin(22sin

SM

NPNP

SM

NP

NPSM

NPNP

SM

NP

AA

AA

AA

AA

fS

 b s

q

q

• ANP, ASM : New physics, 標準理論の decay amplitude

• NP               : New physics の CP位相

•||<10-2 (bs 崩崩 constraintでも O(1)の影響

    Belle実験での New Physics発見可能性

         squark-mixing の CP位相を測定

])()[(65])()[(14.0)(

)(232323230

0dRL

dLR

dRR

dLL

SSM

SSUSY

KA

KA

squark-gluino penguin

for mq≈mg~500GeV/c2

S.Khalil and E.Kou PRD67, 055009 (2003) and SuperKEKB LoI~    ~

Page 8: Belle 実験における B の物理

sin21eff≡-fS 

(f: CP固有値 )

KS00 の結果は符号が標準理論とは  反対 (約 2 崩崩結果は BaBar実験の       み (227x106 Bペ ア 使用 )

KS00の Belle実験の大統計データを使った測定

657x106  Bペア 

bsqq tCPV 昨年冬時点の状況

Page 9: Belle 実験における B の物理

tmtmtt

tttA dd

fBfB

fBfBCP

CPCP

CPCP

cossin)()(

)()()(

00

00

AS

Time-dependent CPV測定の概要

B0と B0崩壊の t分布から CP  非対称パラメータ S   と A崩 崩崩崩崩

B0Ks00 崩壊を再構成

崩崩崩崩 t=(zrec -ztag)/c

B0B0 対生成

B0 か B0 かを決定 Flavor tagging

Page 10: Belle 実験における B の物理

LR>0.9, good tag

B0KS00 tCPV 結果

崩崩崩崩崩崩崩

(A,S)=(0,-sin21)からのずれ :   2.0 

S = +0.43 0.49 0.09 A = 0.17 0.24 0.06

S = +0.43 0.49 0.09 A = 0.17 0.24 0.06

MB(GeV/c2)

Nsig=30732tag=B0

tag=B0

標準理論期待値

Page 11: Belle 実験における B の物理

KS tCPV Comparison

X

SM expectation

CCP=A

Belle                      -0.43+/-0.49+/-0.09

BaBar[hep-ex/0702010] -0.72+/-0.71+/-0.08

Average                 -0.52+/-0.41

Belle                       0.17+/-0.24+/-0.06

BaBar                      0.23+/-0.52+/-0.13

Average                  0.18+/-0.22

Seff12sin

Page 12: Belle 実験における B の物理

現在の bsqq tCPV 状況•2 崩崩崩崩崩崩

• 多くのモードで sin21より 下方

   標準理論期待値と逆方向

• 検証にはもっと統計精度を上げる必要がある

sin2eff-sin21標準理論期待      値

Page 13: Belle 実験における B の物理

今後の展望

 2009年までに~ 1ab-1

  bsqq の CP Violation 精密測定 現在の結果 : 500fb-1 2倍の統計量  B, D 崩崩崩 Observation,  崩崩崩崩崩 Bの崩壊における Charged Higgs探索

  の重要なステップ KEKB  Super KEKB upgrade

Luminosity >10倍 CP Violation  による New Physics phaseの精密測定 B崩壊による Charged Higgs探索

Belle 実験の観測に基づいた、 Design Optimization

Page 14: Belle 実験における B の物理

    

More than 2 neutrinos appear in B Ddecay

Tagging side : Fully reconstruct B decays

Signal side :Reconstruct particles from decay

(4S)B- B+

e+

e

B++, +e+eB-X

BD Analysis Concepts

 Require No other particles and Missing Energy 

Page 15: Belle 実験における B の物理

B  

u

W+H+?b

B+

+

Possible contribution of charged Higgs (H+) in tree level.

In the SM:  B(B) SM = (1.6 ± 0.4)×10-4

Belle result with 414 fb-1:   First evidence of B0.460.51

0.560.49B(B++) = (1.79 ±        ±        )×10-4

2

Page 16: Belle 実験における B の物理

B  D D/D ratio sensitive to charged 

Higgs.

B(B  D)  significance=3.6 = (0.86 ± 0.24 ± 0.11 ± 0.06)%

c.f.) BaBar 209 fb−1 B, D“Observation” is the important milestone that can be achieved soon. 

Page 17: Belle 実験における B の物理

Y.Ohnishi(KEK), BNM2008

Super KEKBKEKB

1ab-1 50ab-

1

Page 18: Belle 実験における B の物理

Physics Reach in bsqq

0.02

0.2

50 ab−1

KSKSKS

KS

’KS

sin21eff-sin21

標準理論期待値

理論・実験精度限界まで探索し尽くす

Page 19: Belle 実験における B の物理

 

Discover New Phsyics of <O(0.1)Obtain new physics phase constrain new physics model

50 ab−1

5 ab−1

Expected asymmetry forJ/KS (S=0.68) and KS (S=0.39)

2~~ GeV/c500 gq MM

Page 20: Belle 実験における B の物理

   +

tan=30

Br(B) Charged Higgs Mass Reach

CP Violation in B

 Interference with “unparticle” physics

Not only Branching fraction

R. Zwicky arXiv:0707.0677

U. Nierste et al. arXiv:0801.4938

D- Angle Distribution in D

Separate SM and Charged Higgs contribution 

Br(BD) Charged Higgs Constraint

5ab-1

50ab-1

Page 21: Belle 実験における B の物理

Summary

 bsqq の Time-dependent CP Violation測定の現状

BKS00崩壊の CPの破れを測定 標準理論期待値 S sin21 とはで 2.0 崩崩

BaBar実験の結果と同じく符号が標準理論期待値とは反対

標準理論との差の検証にはもっと多くのデータが必要

今後の展望約 2倍の統計量を使った bsqqの Time-dependent CP Violation精密測定B, Dの分岐比測定 B崩壊における Charged Higgsの検証

Super KEKB