A search for the new physics through the radiative decay of B-mesons

通过 B 介子的辐射衰变寻找新物理学

• 批准号: 20J21161
• 负责人: 植松 祐真
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J21161/
• 关键词: 中性K中間子の崩壊点再構成; 機械学習を用いたB中間子の候補選別; 崩壊点フィットの分解能モデル; シリコン崩壊点位置検出器; Ks中間子の崩壊点再構成; 光子の背景事象除去

Belle II実験でB中間子の輻射崩壊の時間依存CP非対称度の測定に向けて、昨年度に続き解析ソフトウェアを改良した上で、シミュレーションを用いて信号B中間子の選別手法を開発し、その崩壊時間差モデルを構築した。（解析ソフトウェアの改良）時間依存CP非対称度の測定に必要なB中間子の崩壊点位置は、信号崩壊の生成物のうち中性K中間子から決定する。中性K中間子の崩壊点位置と運動量は２つの荷電π中間子対の飛跡から測定するが、このソフトウェアにより２割の信号が捨てられていた。そこで、新たに不変質量での選別を導入し、選別条件を緩めることで、計算時間とデータ量の増加を1－2％に抑えつつ効率を95％まで改善した。（B中間子候補の選別）B中間子候補は光子、中性K中間子と中性π中間子を組み合わせて構成するが、電子と陽電子の衝突からはB中間子対の３倍以上のクォーク対が生成されてしまうため、多くの偽候補を含む。そこで、不変質量などの観測量に加え、特有の偽候補を区別するための機械学習も用いて候補選別を行った。複数の選別条件を差分進化で同時に最適化することで、Belle実験の1.7倍の信号選別効率を達成した。崩壊点位置検出器の大型化による中性Κ中間子の検出効率向上と電磁カロリメータ前の障害物の撤去による中性π中間子の検出効率向上も合わせて信号効率は3倍になると期待される。（崩壊時間差モデルの構築）まずは、選別されたΒ中間子候補を信号崩壊と３種類の背景事象に分類し、それぞれで崩壊時間差をモデル化した。特に、崩壊点フィットの不確かさをカイ二乗で補正してより正確な検出器分解能モデルを構築した。そして、各分類の割合をB中間子のエネルギーと不変質量ごとに求めて、加重平均によって崩壊時間差をモデル化した。このモデルを用いて測定したB中間子の寿命はシミュレーションの設定値と一致したため、モデルの妥当性を確認できた。

为了测量Belle II实验中B介子辐射衰变的时间依赖性CP不对称性，我们像去年一样改进了分析软件，开发了一种通过模拟选择信号B介子的方法，并使用了衰减时间建立了滞后模型。 (分析软件的改进) 测量随时间变化的CP不对称性所必需的B介子的衰变点位置是根据信号衰变产物中的中性K介子确定的。中性 kaon 的衰变点位置和动量是根据两个带电 pi-介子对的轨迹测量的，但该软件丢弃了 20% 的信号。因此，通过引入基于恒定质量的新分选方法并放宽分选条件，在将计算时间和数据量的增加保持在1-2%的同时，将效率提高到95%。 （候选B介子的选择）候选B介子由光子、中性介子和中性π介子的组合组成，但电子和正电子之间的碰撞产生的夸克对数量是B介子对包含的错误候选夸克对的三倍多。 。因此，除了不变质量等可观察量之外，我们还利用机器学习来区分独特的错误候选者来选择候选者。通过使用差分进化同时优化多个选择条件，我们实现了 Belle 实验的 1.7 倍的信号选择效率。预计通过增加衰变点位置探测器的尺寸来提高中性k介子的探测效率以及通过去除电磁量热器前面的障碍物来提高中性p介子的探测效率，信号效率将提高三倍。 (衰减时间差模型的构建) 首先，将所选择的β介子候选分为信号衰减和背景事件三种类型，并对每种类型的衰减时间差进行建模。特别是，我们通过使用卡方校正塌陷点拟合的不确定性来构建更准确的探测器分辨率模型。然后，计算每个 B 介子能量和恒定质量的每个分类的比例，并使用加权平均值对衰减时间差进行建模。使用该模型测量的 B 介子的寿命与模拟设置相匹配，证实了模型的有效性。

项目成果

Particle identification with the Belle II calorimeter using machine learning

使用机器学习的 Belle II 热量计进行颗粒识别

• DOI: 10.1088/1742-6596/2438/1/012111
• 发表时间: 2023-01-27
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series
• 作者: Abtin Narimani Charan

The Silicon Vertex Detector of the Belle II Experiment

Belle II 实验的硅顶点探测器

• 发表时间: 2021
• 作者: Yuma Uematsu

Belle II実験におけるB0→KS0π0γ過程の時間依存CP非対称度の解析に向けた研究

Belle II实验中B0→KS0π0γ过程的CP不对称性分析研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 植松 祐真

A Study for Hit-time Reconstruction of Belle II Silicon Vertex Detector

Belle II硅顶点探测器命中时间重构研究

• 发表时间: 2020
• 作者: Yuma Uematsu

Processing seismic ambient noise data to obtain reliable broad-band surface wave dispersion measurements

处理地震环境噪声数据以获得可靠的宽带表面波色散测量

• 发表时间: 2024-09-13
• 作者: A. Bensen;M. Ritzwoller;M. P. Barmin;A. Levshin;F. Lin;M. Moschetti;Shapiro;Yanyan Yang
• 通讯作者: Yanyan Yang